物聯(lián)網技術怎樣加速智能家居的發(fā)展

廣泛的物聯(lián)網應用當中，門坎最低且相關應用最多的當屬智能家居（Smart Home），因家庭最貼近人們的生活，將日常生活與物聯(lián)網結合，從最初的物聯(lián)網裝置到系統(tǒng)整合演變?yōu)槠脚_及服務的延伸，此過程為的就是不斷滿足消費者的需求。

近年來，由于互聯(lián)網及智能移動裝置的普及，物聯(lián)網（Internet of Things， IoT）在各領域的應用迅速拓展，并帶動相關市場的興起。根據(jù)市調機構IDC預測，物聯(lián)網于2015~2020的年復合成長率（Compound Annual Growth Rate， CAGR）為15.6%，全球市場規(guī)模于2020年將達到1.29兆美元。而物聯(lián)網的裝置數(shù)量也將超越智能手機，于未來幾年，總數(shù)將累積達到300億個。由上述這些數(shù)據(jù)可看出，物聯(lián)網仍是未來科技的發(fā)展重點。

簡單來說，物聯(lián)網就是讓物體能夠實現(xiàn)互聯(lián)互通的網絡，結合不同產業(yè)的資源，將現(xiàn)有的技術延伸。對于廣大的物聯(lián)網市場，各家廠商紛紛投入相關技術研發(fā)，為的是盡早開始布局以搶先取得商機。為了因應物聯(lián)網對于網絡低功耗、低成本、長距離及大量聯(lián)機等要求，低功耗廣域網（Low Power Wide Area Network， LPWAN）則是為此而發(fā)展之網絡技術。

目前較為被關注之LPWAN技術分別為LoRa、NB-IoT及Sigfox，這三項技術各自具有優(yōu)勢，根據(jù)不同的需求及特性，將決定LPWAN技術適用于哪種物聯(lián)網應用。以LoRa為例，臺北市政府去年布建了十二個LoRa無線通信基地臺，利用其低功耗、低成本及長距離等特性，打造一個通訊范圍覆蓋全臺北市的大型物聯(lián)網網絡，將整個城市當做智能城市的創(chuàng)新實驗平臺。

除了通訊技術之外，不論是軟件（Software）、硬件（Hardware）、半導體（Semiconductor）、制造（Manufacturer）或系統(tǒng)整合（System Integration）等廠商，皆陸續(xù)推出相關之產品與解決方案。隨著各項技術逐漸趨近成熟，使得物聯(lián)網裝置的效能持續(xù)提升，體積隨之越來越小，價格則變得更加便宜。

物聯(lián)網加速智能家居發(fā)展

在廣泛的物聯(lián)網應用當中，門坎最低且相關應用最多的當屬智能家居（Smart Home），主要是家庭最貼近人們的生活，將日常生活與物聯(lián)網的概念相互結合，在家庭生活中體現(xiàn)人與物或是物與物之間相連的目標。借助整合家中的各種裝置及系統(tǒng)以促成家庭自動化，進而提高人們的生活質量，如智能家電、能源管理、家庭娛樂、安全監(jiān)控及居家照護等皆為智能家居考慮的重點。

智能家電的相關產品大多皆是透過無線網絡（Wireless Network）與移動應用程序（Mobile ApplicaTIon， Mobile App）連接，主要可分為兩種類型。一種是讓家電支持聯(lián)網的功能來提供不同的服務，如智能冷氣、智慧冰箱及智慧洗衣機等家電。以洗衣機為例，當洗衣機連上網絡，即可在衣服洗完之后，利用推播訊息主動通知用戶，以減少衣服被遺忘而未晾干的情形。另一種則是借助其他的裝置使既有之家電實現(xiàn)聯(lián)網及控制等功能，例如智能插座、窗簾控制器及紅外線控制器等裝置。

以目前市面上的紅外線控制器為例，即是將微控制器（MCU）、紅外線發(fā)射器（Infrared Emitters）、無線網絡模塊（Wi-Fi Module）等現(xiàn)有技術結合，用戶可以在移動裝置上針對家中紅外線遙控的電器設備進行遠程控制（如圖1）。由于紅外線遙控屬于標準的無線通信技術，因此可以達到不同廠牌、不同產品之間的互操作性。

圖1 紅外線控制器應用 數(shù)據(jù)源：資策會智通所繪制

當終端設備及裝置聯(lián)網之后，透過不同功能的結合能夠讓智能家電提供更全面的應用及服務。舉例來說，溫濕傳感器主要用來監(jiān)控室內的溫度及濕度，跟冷氣及除濕機串聯(lián)之后，就可以從量測的結果來判斷是否達到預先設定之條件，以遠程遙控冷氣及除濕機的狀態(tài)。除了調節(jié)溫度之外，若是加上用戶的行為分析，像是將用戶調整溫度的習慣與室內的溫度、濕度、光線及其他因素進行分析并學習，即可因應室內的環(huán)境因素自動調整至最舒適的環(huán)境，借此還可以提升電器的使用效率，進一步達到節(jié)能的效果。

在現(xiàn)今的社會當中，居家安全一直是民眾的重要考慮，對于家中沒有保全系統(tǒng)的一般家庭或是租屋族，可以避免昂貴的費用及額外的施工來達到智能家居安全的訴求。以安全監(jiān)測來看，煙霧傳感器、水滴傳感器及門窗開闔傳感器等皆是相關的應用產品，當偵測到家中的異常情形可實時通知住戶進行相對應的處理。

而智能門鎖較一般門鎖具有更高的安全性，可減少門鎖被破壞及竊盜的情形發(fā)生，提供完善的居家防護。而網絡攝影機也是智能家居常見的一項產品，不論是關心小朋友讀書的情形，或是觀看寵物在家中的舉動，甚至是長輩的居家照護，即使是出門在外也能隨時掌握家中動態(tài)。全球人口老化已經是必然的趨勢，根據(jù)估計，臺灣在2025年高齡人口占比將超過20%，因此，居家照護也是智能家居未來不可或缺的一環(huán)。

面對市面上眾多的智能家居產品，每個產品皆有專屬的應用程序，即便是再怎么人性化的操作接口，也將顯得繁瑣及復雜。因此，如何整合不同廠商的產品將是一個重要的關鍵，而當前聲勢較為浩大的當屬Amazon、Apple及Google三大公司，皆提供第三方的開發(fā)工具，讓廠商得以將終端硬件和平臺整合在一起，串聯(lián)并發(fā)展出許多自動化的智能家居服務（表1）。

表1 Amazon、Apple、Google于智能家居之發(fā)展數(shù)據(jù)源：資策會智通所整理

智能語音助理進駐客廳

而近年來不斷推陳出新的語音裝置，可視為繼計算機及手機之后的下一個運算平臺，且隨著人工智能（Artificial Intelligence）的興起，于自然語言處理（Natural Language Processing， NLP）方面有相當?shù)倪M展，可望以語音做為用戶與裝置間友善的互動方式，減化復雜繁瑣的操作過程以提升更高的便利性。無論是查詢當天的天氣、交通、新聞及個人行程，播放音樂或控制家中的電燈、窗簾、空調等電器設備，都可透過語音來達成。

Amazon

由網絡書店起家的Amazon，于2014年推出智能藍牙喇叭Amazon Echo，內建自家開發(fā)的語音助理Alexa，讓用戶可以輕松的透過語音使用Amazon及第三方服務商提供之服務，像是達美樂披薩（Domino‘s Pizza）、福特汽車（Ford）、美國智能手表品牌Fitbit、智能家居品牌SmartThings及優(yōu)步（Uber）等等。在2017年2月23日，Amazon宣布Alexa支持的服務指令已達到10，000個，代表Alexa可提供相當豐富的語音服務。

而今年又相繼推出Amazon Look及Amazon Show等產品，加上鏡頭和觸控屏幕之后，使語音助理進一步升級為個人穿搭助理并讓信息可視化，以提供用戶更多的互動方式。Amazon深耕電子商務多年，從網絡零售到無人商店一直專注于使用者的需求，將有助于Amazon在智能家居市場之擴展。

Apple

2014年的全球開發(fā)者大會（Apple Worldwide Developers Conference， WWDC），Apple首次發(fā)表HomeKit智能家居平臺，主要致力于智能家電之整合，提供標準化的協(xié)議以實現(xiàn)與配件之間的共通性，并透過統(tǒng)一的應用接口針對不同的配件進行管理及控制。至今已吸引許多廠商投入硬件的開發(fā)，如Elgato、Honeywell、iDevices、Philips、Schlage等廠商，皆陸續(xù)推出支持HomeKit的相關產品。

于2016年的WWDC也看到Apple開始跟建筑公司合作，在房屋建設的過程即加入與HomeKit兼容的智能家居配件，讓部分的消費者可以搶先體驗做為智能家居市場營銷的一部分。而Apple產品多年以來的語音助理Siri，同樣可以借助簡單的指令進行相對應的設備控制，在今年的WWDC當中，Apple也宣布發(fā)表第一款智能喇叭HomePod，可望成為未來智能家居產品的中心。

Google

Google在2014年先后收購智能家居設備制造商Nest及監(jiān)控技術服務供貨商Dropcam，Nest主要以智能恒溫器及煙霧傳感器聞名，而Dropcam則是主打云端家庭監(jiān)控攝影機，可見Google智能家居市場之布局。之后在2016年10月4日的開發(fā)者大會（Google I/O）當中，Google正式發(fā)表智能喇叭Google Home，結合語音助理Google Assistant期望成為家庭中之智慧管家。

雖與Amazon Echo初始的設計相當類似，但Google擁有Android系統(tǒng)及智能移動裝置之開發(fā)經驗，使得廠商在開發(fā)兼容于Google Home之智能家電產品的進展非常迅速。而Google強大的搜索引擎及人工智能技術，在與用戶的語音互動上有相當不錯的表現(xiàn)。若是成功整合自身的服務，如Gmail、Google Calendar、Google Map及YouTube等服務，對于未來的市場仍然具有相當大的競爭力。

根據(jù)市場研究機構CIRP的報告顯示，Amazon Echo的系列產品自發(fā)售以來在美國的銷售量已經達到1，700萬臺，可見搭載語音助理的智能喇叭相當有機會成為未來智能家居的控制中心。從市場研究機構eMarketer的報導指出，Amazon Echo擁有美國七成左右的使用者，其次為Google Home約有兩成左右，如圖2所示，在Apple及其他科技公司先后推出智能喇叭之后，或許又將影響市場的變化。

圖2 語音助理于美國用戶之分析數(shù)據(jù)源：eMarketer（4/2017）

智能家居的概念早在多年前就已經被提出，隨著物聯(lián)網及相關應用與技術的發(fā)展，各家廠商也相繼投入這個龐大的消費性市場，從最初的物聯(lián)網裝置到系統(tǒng)整合演變?yōu)槠脚_及服務的延伸，此過程為的就是不斷滿足消費者的需求，如何運用自身的優(yōu)勢，提供多元的服務、智能的操作界面及良好的使用體驗皆是影響消費者購買意愿的關鍵。而隨著無線網絡、人工智能、深度學習及語音識別等熱門技術的發(fā)展，將使智能家居在未來變得更加普及，進而實現(xiàn)智慧、安全、舒適、便利、節(jié)能及高效率等核心價值。

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