所有智慧化技術的核心都是裝置間的網路互聯，而這正是我們耳熟能詳的物聯網(IoT)。據預測，到2020年，將有500億個“事物”實現互相通訊或是透過網際網路進行溝通。面對如此迅速的普及和發展，一些新的挑戰也隨之而來：如何才能使物聯網易於使用並且具有較高的價效比和效率呢？對此，德州儀器(TI)眾多物聯網專家經過深入交流，指出了物聯網發展所面臨的六大主要挑戰，並給出瞭解決這些挑戰的關鍵，尤其強調了針對消費類、工業和汽車領域的物聯網應用。挑戰一：低功耗是重中之重物聯網從一個利基市場(小眾市場)不斷髮展成為一個幾乎將我們生活各個方面都連線在一起的龐大網路，面對如此廣泛的應用，功耗是至關重要的。在物聯網領域中，許多聯網器件都是配備有采集資料節點的微控制器(MCU)、感測器、無線裝置和制動器。在通常情況下，這些節點將由電池供電執行，或者根本就沒有電池，而是透過能量採集來獲得電能。特別是在工業裝置中，這些節點往往被放置在很難接近或者無法接近的區域。這意味著它們必須在單個紐扣電池供電的情況下實現長達數年的運作和資料傳輸。“電池的安裝、養護和維修不僅難度很高，同時也會帶來高昂的開銷。而在某些車間或廠房內，這些操作甚至非常危險。”關注無線和低功耗充電領域的Harsha表示，“我們的目標就是讓使用者在器件的使用壽命內無需更換電池。”基於此，Harsha和他的團隊正在研究儘可能延長微型電池供電時間的方法。例如，藉助太陽能來供電，無論是室內或是戶外光源，即使是隻從光源中採集很少的能量，其影響也是巨大的。同時，透過工廠中某一物件的內外環境溫差，也能夠實現能量的採集，例如溫度高於外部空氣的高溫液體管道。此外，在工業裝置中，車間內機器所產生的振動也能被用於能量採集。透過住所內來自WiFi的無線電波，也可以為支援物聯網節點的電池生成一個小電荷。以上種種方法的目標是將電池的使用壽命延長10%或20%。雖然消費類電子元器件更新換代的速度越來越快，但是工業應用中的物聯網技術可以持續很長的時間。透過使用能量採集來延長電池的使用壽命，一塊電池可以持續供電20年到30年，直到所有的節點需要更換。在某些情況下，由於能量採集的使用，這些節點甚至可以實現無電池執行。挑戰二：感測必不可少如果沒有感測，那麼物聯網也將不復存在。感測器、微型器件和節點是構成整個物聯網系統的基石，它們能夠測量、生成資料並將資料傳送給其他節點或雲端裝置。無論是感測住宅的房門是否關閉，還是汽車的機油是否需要更換，抑或是生產線上的某個裝置會不會出現故障，感測器採集到的資料都是關鍵資訊。“感測在需要作出決策的時候便會發揮作用，這一過程不一定需要人工干預。”專注電流感測領域的Jason表示，“如果傳送帶正在傳輸某個物體，感測器能夠幫助確定這個物體是什麼、重量為多少以及傳送帶是否過熱等。例如，分析電機內的電流能夠讓人們瞭解電機的健康狀況、是不是出現了故障。這些都是在進行工廠控制時需要了解的內容，而感測器使這一切變為可能。當提供實時資料時，這些重要資料的結合將影響到方方面面。”因為感測器採集了海量的資料，特別是在工業物聯網(IIoT)中更是如此，所以感測器軟體的創新與感測器硬體的創新同樣重要。當獲得了海量的資訊時，如何確定資訊是不是過多？如何判定所掌握的資料是不是有用？其中極為重要的一環就是演算法。一旦有了合適的演算法並且得以充分利用，它們將改變製造業。工廠會變得越來越小，效率卻越來越高。挑戰三：連通性選擇由繁化簡至關重要一旦感測器資料被低功耗節點採集，這些資料必須被傳送到某個地方。在大多數情況下，它會被傳送至一個閘道器，這是物聯網系統中網際網路與雲或其他節點之間的中間點。目前，根據獨特的使用情況和不同的需求，我們可以選擇多種有線或無線的方式來連線裝置。各項不同連通性標準和技術都有其特殊的價值與用途，不過將WiFi、Bluetooth、Sub-1 GHz和乙太網中的所有這些標準都整合起來卻是一項巨大的工程。鑑於產品的多樣性以及需要將連通性新增到很多標準與技術並不相同且大多數此前並不具備網際網路連通性的產品中，這就需要採用複雜的技術，並使其變得更加簡單。挑戰四：管理雲端連通性是關鍵一旦資料透過一個閘道器，它在大多數情況下會直接進入雲端。在這裡，資料被分析、檢查，然後付諸實施。物聯網的價值源自雲端服務上執行的資料。正如連通性一樣，雲端服務的選擇也有很多，這也是物聯網發展中另一個複雜點。“目前，雲端供應商的種類繁多，數量也不盡相同，並且沒有針對雲端裝置連線和管理方式的標準。”專注物聯網市場發展領域的Gil表示。為了滿足那些使用多個雲端服務的使用者的需求，必須開發物聯網雲端生態系統，提供整合的TI技術解決方案。可喜的是，由於雲端技術已經實現了良好的成本效益，物聯網目前正以極快的步伐飛速發展。不過，為了實現物聯網的進一步增長，在複雜度簡化方面還有很多工作要做。挑戰五：安全性是廣泛採用的關鍵整個系統的安全性是制約物聯網被廣泛採用的最大障礙之一。隨著越來越多的裝置變得“智慧化”，越來越多的潛在安全性漏洞將出現。這需要業界研究構建先進的硬體安全機制，同時將安全機制成本和功耗保持在較低的水平上。這需要相關廠商在整合安全協議和安全性軟體方面投入大量的人力物力，努力減少把高階安全性功能新增到物聯網產品中所遇到的障礙，以確保在保障安全性方面降低門檻。挑戰六：為經驗不足的開發人員提供簡易物聯網解決方案雖然物聯網技術曾經主要由技術公司使用，但是從目前來看甚至在未來一段時間裡，物聯網技術將在有著一定技術背景限制的行業中被廣泛應用。以一個生產龍頭公司為例。直到目前，由於沒有任何需求，電氣工程師也許從未在龍頭製造公司工作過。但是如果這家公司打算生產接入網際網路的花灑，那麼其在人力和時間方面的投入將是巨大的。因此，物聯網技術必須能夠輕鬆地新增到其現有和未來的產品中，而無須網路和安全工程師參與其中。這些公司不需要像一家網際網路技術公司那樣，在技術學習方面投入，他們現在可以從相關企業獲得現成可用的技術。對於相關技術公司來說，如何為這些經驗不足的開發人員提供簡易且立即見效的物聯網解決方案，既是挑戰更是機遇。由於我們生活中越來越多的事物正在與網路建立互聯，並且隨著物聯網應用的不斷普及與拓展，還有大量的工作需要去完成。以物聯網為代表的資訊化應用是對我們未來方方面面高品質生活的巨大展望，包括我們的住所、汽車和高效工廠內的使用者便利性與生活方式等，而這一切將最終使我們的世界變得更加美好。
所有智慧化技術的核心都是裝置間的網路互聯，而這正是我們耳熟能詳的物聯網(IoT)。據預測，到2020年，將有500億個“事物”實現互相通訊或是透過網際網路進行溝通。面對如此迅速的普及和發展，一些新的挑戰也隨之而來：如何才能使物聯網易於使用並且具有較高的價效比和效率呢？對此，德州儀器(TI)眾多物聯網專家經過深入交流，指出了物聯網發展所面臨的六大主要挑戰，並給出瞭解決這些挑戰的關鍵，尤其強調了針對消費類、工業和汽車領域的物聯網應用。挑戰一：低功耗是重中之重物聯網從一個利基市場(小眾市場)不斷髮展成為一個幾乎將我們生活各個方面都連線在一起的龐大網路，面對如此廣泛的應用，功耗是至關重要的。在物聯網領域中，許多聯網器件都是配備有采集資料節點的微控制器(MCU)、感測器、無線裝置和制動器。在通常情況下，這些節點將由電池供電執行，或者根本就沒有電池，而是透過能量採集來獲得電能。特別是在工業裝置中，這些節點往往被放置在很難接近或者無法接近的區域。這意味著它們必須在單個紐扣電池供電的情況下實現長達數年的運作和資料傳輸。“電池的安裝、養護和維修不僅難度很高，同時也會帶來高昂的開銷。而在某些車間或廠房內，這些操作甚至非常危險。”關注無線和低功耗充電領域的Harsha表示，“我們的目標就是讓使用者在器件的使用壽命內無需更換電池。”基於此，Harsha和他的團隊正在研究儘可能延長微型電池供電時間的方法。例如，藉助太陽能來供電，無論是室內或是戶外光源，即使是隻從光源中採集很少的能量，其影響也是巨大的。同時，透過工廠中某一物件的內外環境溫差，也能夠實現能量的採集，例如溫度高於外部空氣的高溫液體管道。此外，在工業裝置中，車間內機器所產生的振動也能被用於能量採集。透過住所內來自WiFi的無線電波，也可以為支援物聯網節點的電池生成一個小電荷。以上種種方法的目標是將電池的使用壽命延長10%或20%。雖然消費類電子元器件更新換代的速度越來越快，但是工業應用中的物聯網技術可以持續很長的時間。透過使用能量採集來延長電池的使用壽命，一塊電池可以持續供電20年到30年，直到所有的節點需要更換。在某些情況下，由於能量採集的使用，這些節點甚至可以實現無電池執行。挑戰二：感測必不可少如果沒有感測，那麼物聯網也將不復存在。感測器、微型器件和節點是構成整個物聯網系統的基石，它們能夠測量、生成資料並將資料傳送給其他節點或雲端裝置。無論是感測住宅的房門是否關閉，還是汽車的機油是否需要更換，抑或是生產線上的某個裝置會不會出現故障，感測器採集到的資料都是關鍵資訊。“感測在需要作出決策的時候便會發揮作用，這一過程不一定需要人工干預。”專注電流感測領域的Jason表示，“如果傳送帶正在傳輸某個物體，感測器能夠幫助確定這個物體是什麼、重量為多少以及傳送帶是否過熱等。例如，分析電機內的電流能夠讓人們瞭解電機的健康狀況、是不是出現了故障。這些都是在進行工廠控制時需要了解的內容，而感測器使這一切變為可能。當提供實時資料時，這些重要資料的結合將影響到方方面面。”因為感測器採集了海量的資料，特別是在工業物聯網(IIoT)中更是如此，所以感測器軟體的創新與感測器硬體的創新同樣重要。當獲得了海量的資訊時，如何確定資訊是不是過多？如何判定所掌握的資料是不是有用？其中極為重要的一環就是演算法。一旦有了合適的演算法並且得以充分利用，它們將改變製造業。工廠會變得越來越小，效率卻越來越高。挑戰三：連通性選擇由繁化簡至關重要一旦感測器資料被低功耗節點採集，這些資料必須被傳送到某個地方。在大多數情況下，它會被傳送至一個閘道器，這是物聯網系統中網際網路與雲或其他節點之間的中間點。目前，根據獨特的使用情況和不同的需求，我們可以選擇多種有線或無線的方式來連線裝置。各項不同連通性標準和技術都有其特殊的價值與用途，不過將WiFi、Bluetooth、Sub-1 GHz和乙太網中的所有這些標準都整合起來卻是一項巨大的工程。鑑於產品的多樣性以及需要將連通性新增到很多標準與技術並不相同且大多數此前並不具備網際網路連通性的產品中，這就需要採用複雜的技術，並使其變得更加簡單。挑戰四：管理雲端連通性是關鍵一旦資料透過一個閘道器，它在大多數情況下會直接進入雲端。在這裡，資料被分析、檢查，然後付諸實施。物聯網的價值源自雲端服務上執行的資料。正如連通性一樣，雲端服務的選擇也有很多，這也是物聯網發展中另一個複雜點。“目前，雲端供應商的種類繁多，數量也不盡相同，並且沒有針對雲端裝置連線和管理方式的標準。”專注物聯網市場發展領域的Gil表示。為了滿足那些使用多個雲端服務的使用者的需求，必須開發物聯網雲端生態系統，提供整合的TI技術解決方案。可喜的是，由於雲端技術已經實現了良好的成本效益，物聯網目前正以極快的步伐飛速發展。不過，為了實現物聯網的進一步增長，在複雜度簡化方面還有很多工作要做。挑戰五：安全性是廣泛採用的關鍵整個系統的安全性是制約物聯網被廣泛採用的最大障礙之一。隨著越來越多的裝置變得“智慧化”，越來越多的潛在安全性漏洞將出現。這需要業界研究構建先進的硬體安全機制，同時將安全機制成本和功耗保持在較低的水平上。這需要相關廠商在整合安全協議和安全性軟體方面投入大量的人力物力，努力減少把高階安全性功能新增到物聯網產品中所遇到的障礙，以確保在保障安全性方面降低門檻。挑戰六：為經驗不足的開發人員提供簡易物聯網解決方案雖然物聯網技術曾經主要由技術公司使用，但是從目前來看甚至在未來一段時間裡，物聯網技術將在有著一定技術背景限制的行業中被廣泛應用。以一個生產龍頭公司為例。直到目前，由於沒有任何需求，電氣工程師也許從未在龍頭製造公司工作過。但是如果這家公司打算生產接入網際網路的花灑，那麼其在人力和時間方面的投入將是巨大的。因此，物聯網技術必須能夠輕鬆地新增到其現有和未來的產品中，而無須網路和安全工程師參與其中。這些公司不需要像一家網際網路技術公司那樣，在技術學習方面投入，他們現在可以從相關企業獲得現成可用的技術。對於相關技術公司來說，如何為這些經驗不足的開發人員提供簡易且立即見效的物聯網解決方案，既是挑戰更是機遇。由於我們生活中越來越多的事物正在與網路建立互聯，並且隨著物聯網應用的不斷普及與拓展，還有大量的工作需要去完成。以物聯網為代表的資訊化應用是對我們未來方方面面高品質生活的巨大展望，包括我們的住所、汽車和高效工廠內的使用者便利性與生活方式等，而這一切將最終使我們的世界變得更加美好。