物聯網與人工智慧於建築照明研究發展現況

物聯網概念最早出現於 1999 年，由美國 MIT Auto-ID Center 的 Ashton 教授 在研究無線射頻識別技術(RFID)時所提出的概念，乃運用 RFID 結合 Internet 網 路架構，讓 PC to PC(P2P)架構擴展到 Machine to Machine(M2M)架構。它的定義 是：把所有物品通過無線射頻識別等訊息，將感測設備與網際網路連接起來，實 現智慧化的識別和管理。而後，國際電信聯盟(ITU)在 2005 年發佈的《ITU 網際 網路報告 2005：物聯網》中指出，無所不在 (ubiquitous) 的物聯網時代即將來 臨，在網際網路的基礎上，利用 RFID、無線數據通信等技術，將可建構一個覆 蓋世界上所有事物的物聯網。在這個網路中，物品能夠自動識別，彼此進行資訊 交流，而無需人為的干預。並以 Internet Of Things 為名，正式提出「物聯網」架 構，強調未來數位生活中網際網路將無所不在的發展趨勢。IBM 前執行長 Louis V. Gerstner 認為科技發展每隔 15 年就會發生一次大的變革，1965 年前後以大型

主機為代表，1980 年前後個人電腦普及帶動一波風潮，1995 年前後進入網際網 路的年代。

過去的資訊處理模式，往往是將物品設施、空間和資訊設備分開：一方面是 機場、公路、建築物、家電用品，而另一方面是電腦與寬頻網路等，透過將物品 設施抽象化的方式建置於資訊系統之中，兩者並不能互相直接溝通。物聯網是透 過在物品上嵌入無線電子標籤與感應器，通過網路的方式將其發送到訊息處理的 平台，而各訊息處理平台可互相連結形成一個龐大的網路，從而對物品進行跟蹤、

監控等智慧化管理與分析的目的，實現人與物之間的訊息溝通。在物聯網的整體 架構下，電冰箱、冷氣機、燈具等家電設備都可透過有線網路聯網或無線射頻技 術、感測設備與網路整合為統一的基礎設施，所有的人與機器以及機器之間的互 動都會在上面進行，然後將物聯網與現有的網際網路整合起來，實現人類社會與 實物系統的整合。

相較於早期只是單純運用各種感測裝置記錄資訊，目前，物聯網發展最大的 進步，乃是運用 IT 系統將收集的資訊串接，進一步分析出更有價值的資訊。因 此，物聯網技術不只是 RFID、ZigBee、電力監控機制、溫度感測器等感測或識 別機制而已，而是後端 IT 系統的串連，將感測器、設備提供的資訊彙總，分析 營運決策資訊，甚至預測未來態勢以提高營運調度的效率。這些技術的總和就是 現在的物聯網(Internet of Things)。而過去如此龐大的感測和 IT 系統，只有像 Wal-Mart、Tesco 等超大規模的企業才有能力建置。隨著感測技術和網路技術逐 漸成熟，相較於 2005 年時 Wal-Mart 採用的技術，感測網路從只能連結同類物體，

到現在可同時串連異質性的物體，讓物聯網的運用能夠更具規模，蒐集不同類型 的資訊，使資料更有價值。

以中國小米物聯網平台服務的 IKEA 智慧照明產品為例，2019 年 12 月推出 支援蘋果 HomeKit 與小米物聯網平台串連，可將 IKEA 的智慧燈泡等產品應用 在更廣泛的物聯網，透過米家品牌裝置普及應用情況，讓 IKEA 智慧照明裝置可 被廣泛使用。目前支援小米物聯網平台的裝置已有近 2000 款品項，總連接數量 更超過 1.32 億台，小米旗下數位助理服務小愛同學更已經在超過 1 億台裝置內 被啟用，每月活躍用戶人數則超過 3400 萬人。小米未來結合人工智慧的物聯網 裝置會是發展重心，同時預期 AIoT 應用設計，將會廣泛地整合在每一項裝置內，

未來可看見每一款連網裝置都會有 AIoT 的應用設計。

過去資訊化的思考，思考如何來將具體世界抽象化，運用模型呈現問題的解 決方案，隨著資通訊技術的推陳出新，物聯網提供了新的維度。除了過去人與人

之間可以在任何時間、任何地點交換與處理資訊外，現在更加入任何物體的資訊 溝通與處理分析的角度。根據 ITU 和歐洲物聯網研究計畫小組等機構針對物聯 網的定義與概念，物聯網的架構主要可分為三層：

(一) 下層為「感知層」：由各種資訊擷取、識別的感知元件所組成。

(二) 中間為「網路層」：即各類傳輸技術。

(三) 上層為「應用層」：即物聯網的各種應用領域。

物聯網是技術依賴於技術創新，無線射頻識別技術、傳感器技術(transducer)、

智慧型嵌入技術、雲端運算技術(cloud computing)、奈米等技術，將使物聯網更 廣泛的應用。目前，物聯網重要技術的發展方向，可概分為下列各項：

(一) 物品識別：利用無線射頻識別技術隨時隨地獲取物體的識別。

(二) 感測傳遞：透過傳感器的感測(sensor)與觸動執行(actuator)，將訊息得以 透過與網際網路的結合方式即時準確地傳送與接收。

(三) 運算分析：利用雲端運算對龐大的數據和訊息進行即時的分析和處理。

除此之外，在物聯網的發展趨勢下，所有的物件都必須要具備接受、傳遞與 處理資訊的能力，因此嵌入式技術的發展更顯相得益彰；奈米材料技術可使得體 積越來越小的物體能夠進行交互和連接，也是物聯網發展的技術議題。

物聯網的建構將融合上述技術，來提供一個完全可交互溝通、回饋、即時處 理分析的服務環境。針對與資通訊相關的技術發展狀況，說明如下：

(一) 無線射頻識別技術 (RFID, Radio Frequency IDentification)：使用無線電 波來識別物體的無線射頻識別技術，是物聯網發展的中樞。就物聯網來 看，RFID 的應用與技術有：物體本身要與其他物體溝通，本身的識別是 最基本的因素，一套簡單易用並有效的物體識別系統是相當重要的。物 體本身收到事件經過捕捉與查詢處理，可觸發動作並做本身或相關物體 狀態的改變。

EPC global 致力於全球標準的創造與應用，推動 RFID 標準化。產品電 子碼 (EPC, Electrical Product Code) 是透過 RFID 標籤，應用在識別實體 物件。而標準化的 EPC 標籤編碼資料包括：可獨一無二辨識各別物件的 EPC 號碼，及有效區分品項類別和品項序號的過濾值等，EPCglobal 已 公告 1.5 版的標籤資料標準(Tag Data Standard)。

應用層事件(ALE, Application Level Events)為一 EPC global 軟體標準的 名稱，這標準規範客戶端應用程式欲與來自不同源頭、已過濾、篩選過 的 EPC 相關資料產生互動所需要的軟體介面。換句話說，ALE 提供了便 利的方式供應用程式和 RFID 讀取設備互動，進行 RFID 標籤的讀取或寫 入動作。EPCIS 位於 EPCglobal Network 最頂層之位置，位於標籤及讀取 器還有中介軟體之上，由於每個企業內部的 IT 環境大不相同，為了達到 企業間 EPCIS 資料分享的目的，EPCIS (EPC Information Service) 比起 EPC 網路架構底層的成員更為複雜及多樣化，抽象資料模型定義所有 EPCIS 型式的資料結構與特性、相關性，以及使用規則；資料定義層定 義了 EPCIS 核心事件資料型態，目前已有 Object Event、Aggregation Event、

Quantity Event、和 Transaction Event 共四種型態; EPCIS 服務層提供兩項 核心服務，藉由 Capture Interface 捕捉在真實世界發生的 EPC Event，由 Query Interface 負責處理 EPCIS 的查詢請求並回傳相關資料； Bindings 的目的在於連結資料定義層與服務層的元件好讓 EPCIS 具有資料分享 的能力。

(二) 智慧型傳感技術(Smart Transducer)：傳感器具備探測和記錄物體物理狀 態改變的能力，也可觸發周圍環境的變化。一般而言，感測器和執行器 理狀態改變與觸發執行的能力。透過 TIM (Transducer Interface Module) 來與外界實際連結，物體中的嵌入式智慧，透過網路邊界轉移資訊處理 能力而增強網路的威力，提供更高的資料處理能力和網路彈性，可藉由 NCAP (Network Capable Application Processor)技術達成。

傳感器的應用包含製造業、工業控制、汽車、航太、建築及生物科技等，

日益朝低價位、多用途、網路及無線訊號傳輸的方向發展。由於每家傳 感器製造商的界面標準不同，傳感器製造商要製造可支援所有的界面標 準的元件，相當困難、且耗費時間及增加成本，這是目前智慧型傳感器 的開發及重要的課題。

國際 IEEE 1451 系列標準是很好的依循準則，IEEE1451.1 標準定義了網 路獨立的資訊模型，使傳感器透過具備網路能力應用系統處理器 NCAP 連接到控制網路；IEEE1451.2 標準定義了一個智慧傳感器介面模組 STIM (Smart Transducer Interface Module)，主要包括電子資料工作表單 TEDS (Transducer Electronic Data Sheet) 和 與 傳 感 器 無 關 的 標 準 介 面 TII (Transducer Independent Interface)。IEEE 1451.5 標準則定義無線傳輸的相 關規範，包含 Blue Tooth、WiFi、ZigBee 等。

(三) 雲端運算技術(Cloud Computing)：國際主要的資訊服務業者如 Google、

IBM、Microsoft、Amazon 等，大力推動並提供強大雲端運算能力與完善 的應用服務環境。雲端運算是 Google 提出的分散式運算技術，讓開發人

分析目前市場應用趨勢，ITU(國際電信聯盟 International Telecommunication Union，簡稱 ITU)在 2005 年的報告中描繪「物聯網」年代到來時的場景：當司

收解讀資料後傳至電腦或手機等資訊設備中。如果有資料上傳的需求時，則可視 應用場域狀況，利用紅外線、Wi-Fi 或是增加可見光設備等方式傳輸。該系統整 合了通訊與照明，讓資料的通訊傳輸可以有新的頻譜；且異於電磁波的可見光譜，

不僅不需要昂貴的頻譜授權(License-Free)，更不用和既有的 Wi-Fi、Zigbee、藍 牙等通訊技術使用相同頻段，可避免互相干擾，甚至對人體也無害，更適合用在 技術，常見的有 Bluetooth、Zigbee 及 Wi-Fi。智慧照明廣泛應用在每個人周遭，

而且常常搭配其他終端設備，如下面案例：

甚至可以設定無人或離峰時段開啟 20%的亮度，可以避免跳燈設計上的 不舒服感。

(四) 公共區域預約系統：透過區域網路的預約系統，預約社區的公共區域，

或是預約辦公大樓的會議室，當該區的綠色指示燈亮起時，表示尚未被 預約；若該區的黃色指示燈亮起時，表示該區已被預約，但還沒使用；

若該區的紅色指示燈亮起時，表示該區正在使用中。

(五) 居家照明管理：在玄關處設置人機介面，收集屋內各種用電資訊，包含

(五) 居家照明管理：在玄關處設置人機介面，收集屋內各種用電資訊，包含