邁向IoT 2.0之路：需求、挑戰(zhàn)和解決方案

作者/Dr. Erik Volkerink, Armen Kazanchian, Skanda Visvanathan 艾邁斯半導(dǎo)體

　　第一代物聯(lián)網(wǎng)(IoT)產(chǎn)品往往就是將手機(jī)用作某一產(chǎn)品的遙控器，或在很多時(shí)候被用來炫耀和展示無線技術(shù)，而非真正用以強(qiáng)化用戶體驗(yàn)。隨著越來越多用戶或家庭都會(huì)擁有10多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品，每個(gè)產(chǎn)品擁有其專屬應(yīng)用程序的模式正迅速消失：而直覺式、便于使用以及可進(jìn)行無縫連接的產(chǎn)品將變得重要。下一代用戶接口需要真正地以用戶及他們的習(xí)慣為中心，而非以特定產(chǎn)品的規(guī)格為中心。這些接口不僅服務(wù)于某一特定的產(chǎn)品，而且必須反應(yīng)靈活，能夠感知情境和位置，還得能夠連接多個(gè)產(chǎn)品。事實(shí)上，下一代物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的使用體驗(yàn)將不限于移動(dòng)電話屏幕，而將擴(kuò)展至增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)、手勢(shì)辨識(shí)、人眼追蹤和語音控制虛擬助理等，認(rèn)證也不是通過指紋或簡(jiǎn)單的PIN碼(用戶個(gè)人識(shí)別號(hào)碼)，而將是通過無接觸虹膜掃描或人臉辨識(shí)。產(chǎn)品得具有真正的智能性，即要足夠聰明去與環(huán)境互動(dòng)，并以非常安全的方式實(shí)現(xiàn)無縫整合，只有這樣才是真正迎來“物聯(lián)接口?(Interface-of-Things?)”時(shí)代。

　　這些需求出現(xiàn)在電子產(chǎn)業(yè)從數(shù)字化向無線化轉(zhuǎn)型的適應(yīng)過程中。就像此前從模擬產(chǎn)品轉(zhuǎn)型至數(shù)字產(chǎn)品一樣，這一轉(zhuǎn)型將影響深遠(yuǎn)。上述愿景的實(shí)現(xiàn)也將面臨許多挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，我們無法清楚預(yù)知特定用戶將會(huì)與哪些產(chǎn)品進(jìn)行互動(dòng);因此，產(chǎn)品必須先以未知且未經(jīng)過驗(yàn)證(unknown a-priori)的方式相互感知。事實(shí)上，空中(over-the-air)更新變得非常重要。而產(chǎn)品也必須在真正意義上變得有智慧、能感知情境并達(dá)到可溝通的效果，這一切都不只是表現(xiàn)在產(chǎn)品本身而已，與之相關(guān)的一切都應(yīng)該如此。同時(shí)，接口平臺(tái)需要能夠提供實(shí)時(shí)處理終端產(chǎn)品所需的接口。技術(shù)堆棧(technology stack)應(yīng)該被有效且高效地運(yùn)行，因?yàn)樵谝粋€(gè)具有10個(gè)以上物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的世界中，延遲時(shí)間會(huì)因堆棧的延遲時(shí)間而被大幅放大。而下一代的接口技術(shù)，例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、虛擬現(xiàn)實(shí)、手勢(shì)辨識(shí)等，將需要通過簡(jiǎn)化及模塊化成為簡(jiǎn)單的即插即用建構(gòu)區(qū)塊，以滲透進(jìn)入更大的市場(chǎng)。此外，所有級(jí)別的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)堆棧都需要模塊化以簡(jiǎn)化開發(fā)。目前，許多物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目都被要求按照時(shí)間、目標(biāo)和預(yù)算來產(chǎn)出成果，而這些挑戰(zhàn)將進(jìn)一步拉大開發(fā)的復(fù)雜程度和生產(chǎn)力之間的差距。傳統(tǒng)的瀑布式(waterfall)開發(fā)方法已無法適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)2.0的需求，我們需要充分利用即插即用的建構(gòu)區(qū)塊來發(fā)展更新穎、更靈活的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)方法，才能在物聯(lián)網(wǎng)2.0以及未來的發(fā)展中取得勝利。

　　1解決方案

　　對(duì)于我們?cè)S多人來說，手機(jī)就是我們擁有的第一個(gè)連網(wǎng)產(chǎn)品，無線空中更新、快速的開發(fā)周期及流暢的用戶界面等許多方面影響了我們對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的期望。早期的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品(IoT 1.0)以專用應(yīng)用程序?yàn)橹行?，在語音和手勢(shì)互動(dòng)方面的能力較為有限。它們通過簡(jiǎn)單和連續(xù)的瀑布方法進(jìn)行開發(fā)。新物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代不再只是專注于基本的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，它要求有更多的功能，并要具備更佳的整合性和可用性，從而推動(dòng)我們?nèi)で笠环N更快速的產(chǎn)品開發(fā)新方法。

　　2聚焦于使用者習(xí)慣和意圖 vs產(chǎn)品

　　現(xiàn)在我們擁有越來越多的應(yīng)用，IoT 1.0時(shí)代的每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)應(yīng)用的模式越來越不可行了?？缧袠I(yè)的協(xié)作和技術(shù)變得越發(fā)重要，因?yàn)檫@樣才能實(shí)現(xiàn)可感知位置和情境的用戶接口，并能感測(cè)用戶意圖，例如一些應(yīng)用在你步入新環(huán)境時(shí)可顯示相關(guān)信息及控制組件。旅館是一個(gè)很好的示例。設(shè)想一下，當(dāng)你到達(dá)一個(gè)新旅館并進(jìn)入一個(gè)能感測(cè)你存在的信息站，你就能安全地交換信息、完成入住登記，然后根據(jù)指示順利走到你的房間。在你的房間門前，你可以被偵測(cè)到并可以使用你的手機(jī)和密碼打開房門鎖。而當(dāng)你進(jìn)入房間后，只需輕松地在應(yīng)用上進(jìn)行選擇，就可以操作燈光、溫度、迷你吧，甚至訂購客房服務(wù)。在理想情況下，你完全不用下載新的應(yīng)用程序，你的整個(gè)互動(dòng)也將是非常安全的。艾邁斯半導(dǎo)體集團(tuán)旗下的Heptagon開發(fā)的RF Digital Simblee技術(shù)不僅能使這種情境成為可能，而且還可為其提供了一種快捷的開發(fā)途徑。

　　圖1 觸控屏及手勢(shì)識(shí)別的應(yīng)用

　　3觸控屏幕 vs 高級(jí)界面

　　因?yàn)槲磥砜苹秒娪岸艿讲毮康氖謩?shì)辨識(shí)，已然找到了迅速進(jìn)入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新產(chǎn)品行列的發(fā)展方法。在這個(gè)已出現(xiàn)多種3D視覺產(chǎn)品(例如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式顯示器)的時(shí)代，擁有抗干擾能力是非常重要的。我們需要添加一個(gè)非侵入性的維度來獲得進(jìn)入場(chǎng)景所需的洞察力，使得這些產(chǎn)品能夠在這個(gè)市場(chǎng)中順利運(yùn)作。下一代產(chǎn)品將不是通過簡(jiǎn)單的PIN碼進(jìn)行認(rèn)證，而是會(huì)通過虹膜掃描或人臉辨識(shí)技術(shù)。艾邁斯半導(dǎo)體集團(tuán)旗下的Heptagon的3D視覺解決方案可提供在室內(nèi)和戶外皆能運(yùn)作的手勢(shì)辨識(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)功能，并能有效解決干擾問題。 此外，其照明解決方案則能滿足人眼追蹤、虹膜掃描及臉部辨識(shí)等需求。

　　4領(lǐng)先的傳感器

　　新型的傳感器無論是在功能或價(jià)位方面都能支持全新的產(chǎn)品功能性。例如，光譜技術(shù)可應(yīng)用于許多創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品。這些傳感器可以辨識(shí)常見的有機(jī)材料，像是食品、紡織物和材料、農(nóng)產(chǎn)品、環(huán)境、醫(yī)學(xué)藥品，化妝品及石化產(chǎn)品等。艾邁斯半導(dǎo)體集團(tuán)旗下Heptagon采用Simblee鏈接技術(shù)的手持式光譜儀就是一個(gè)例子。另一個(gè)實(shí)際的例子是將先進(jìn)的傳感器組合應(yīng)用到某一系統(tǒng)中，從而為工業(yè)場(chǎng)所提供必要的空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)。因?yàn)檫@些場(chǎng)所常有大量的危險(xiǎn)化學(xué)品被釋放至空氣中，若沒有適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中的化學(xué)品里會(huì)帶來危險(xiǎn)，造成嚴(yán)重的長(zhǎng)期影響。在理想情況下，工業(yè)場(chǎng)所應(yīng)配備傳感器，用來測(cè)定空氣質(zhì)量是否達(dá)到了危險(xiǎn)等級(jí)，并將這些信息整合到智能連網(wǎng)系統(tǒng)中，用以通知、警示和啟動(dòng)通風(fēng)。Heptagon很好地結(jié)合了Simblee技術(shù)和艾邁斯半導(dǎo)體傳感器，從而實(shí)現(xiàn)了這項(xiàng)應(yīng)用，讓工業(yè)環(huán)境安全成為一件簡(jiǎn)單的事情。

　　5敏捷(Agile)式 vs 瀑布式(waterfall)方法

　　過去許多公司采用串行的產(chǎn)品開發(fā)方法，即所謂的瀑布式(waterfall)方法學(xué)。然而，在軟件開發(fā)領(lǐng)域，敏捷(Agile)開發(fā)方法帶來了重大的轉(zhuǎn)變。敏捷開發(fā)法描述了產(chǎn)品開發(fā)的一套原則，基于這些原則，自行組建的跨職能團(tuán)隊(duì)將可通過共同協(xié)作，持續(xù)推進(jìn)需求和解決方案的產(chǎn)生與發(fā)展。而此方法主張適應(yīng)性規(guī)劃、漸進(jìn)式開發(fā)、早期交付和持續(xù)改善。敏捷開發(fā)鼓勵(lì)快速靈活地應(yīng)對(duì)變化。然而，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的開發(fā)很大程度上仍然在使用瀑布式方法，導(dǎo)致開發(fā)時(shí)間、目標(biāo)和預(yù)算上的更多挑戰(zhàn)。特別在開發(fā)IoT產(chǎn)品時(shí)，新的IoT技術(shù)堆棧尚未被充分了解，終端用戶卻提出了更快的產(chǎn)品更新速度與定期進(jìn)行產(chǎn)品更新的要求，以及包含所有與IoT 2.0產(chǎn)品有關(guān)的新功能要求。由于這些因素和其他競(jìng)爭(zhēng)壓力，基于千篇一律的IoT參考設(shè)計(jì)的瀑布式開發(fā)方法正在迅速消亡。

　　Heptagon利用RF Digital Simblee解決了以上問題，并為此提供了符合當(dāng)代需求的開發(fā)協(xié)議和工具，以加速IoT 2.0智能產(chǎn)品的創(chuàng)新，還將繼續(xù)通過經(jīng)過認(rèn)證的傳感器及應(yīng)用平臺(tái)來快速擴(kuò)展其物聯(lián)界面的生態(tài)系統(tǒng)。目前，RF Digital Simblee生態(tài)系統(tǒng)由1500名工程師和營銷專家以及來自50多家公司的管理人員組成，他們共同致力于此技術(shù)的開發(fā)并積極參與其在線物聯(lián)網(wǎng)論壇。

　　表1 敏捷軟件開發(fā)和Simblee開發(fā)

　　Simblee生態(tài)系統(tǒng)由模塊化的基礎(chǔ)區(qū)塊組成，包括云端、移動(dòng)應(yīng)用、傳感器、執(zhí)行器(actuator)及無線子系統(tǒng)，并通過專有的操作系統(tǒng)將它們整合到一起。Simblee操作系統(tǒng)可讓開發(fā)人員專注于實(shí)際的使用情境，而非過多的內(nèi)部硬件、軟件，云端和客戶端的復(fù)雜性等。此架構(gòu)能優(yōu)化可復(fù)用性，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)期望的客制化，有效地為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品提供敏捷的產(chǎn)品創(chuàng)新方法，為之找到一條順利通往量產(chǎn)的路徑。