从计算机、网际互联网到物联网

       从计算机、网际网络到物联网

在物联网的世界里，所有的东西都会变得善解人意。当驾驶疲劳时，汽车会马上接手开启自动驾驶系统；出门前公文包会提醒主人忘了带的东西；冷气机会告诉请关窗，因为要进入冷房状态。物联网概念的问世打破了传统思维，酝酿了一个超乎你我想象的世界，人类可以用更精密、更实时的方式管理生产和生活，达到智慧的状态。1950年左右计算机出现，正式向世人宣告信息时代的来临，科技改变了人类的生活面貌。1995年前后发生了网际网络革命，产生了人与人之间另一种沟通的方式，透过计算机与网际网络的结合，人与人之间可以跳脱现实生活中的互动，进而在网际网络上交流并打破了地理位置与时间的限制，能够随时随地在在线与全世界互动。随着科技不断地深入及创新，人类迫切地需要实现人与物、物与物之间的沟通，用以提升信息透明度，并能够对外界产生的变化实时做出正确的回应。一旦所有的物品都具备连结网络的能力，并透过网络提供的服务让物品彼此间沟通，物联网的世界便产生了。物联网也可以说是网际网络的一种创新延伸。

      物联网——数位时代新浪潮

       物联网发展历程图。从1999年物联网一词出现，到2014年苹果公司推出健康和家庭自动化的发展。1995年，比尔．盖兹在《拥抱未来》一书中展开他的智慧家居狂想，成为物联网概念的滥觞。美国麻省理工学院Auto –ID中心主任凯文．爱斯顿（Kevin Ashton）于1999年提出「物联网——网际网络通过无处不在的传感器连接到物理世界的系统」（The Internet of Things—A system where the Internet is connected to the physical world via ubiquitous sensors），阐明物联网的基本含义——万物都可通过网络互联。从此，物联网这个名词成为21世纪最重要的关键字。短短的10年中，物联网已成为下一个资通讯发展的重点，也宣告人类的沟通方式将进入另一个新的境界，开启了人类科技的新未来。物联网是在计算机网际网络的基础上，把感应器嵌入电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、水坝等各种物体中，然后把每一项物件与网络整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在这个整合的网络中，有能力超级强大的中心计算机群能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施时时的管理和控制，达到智慧状态。 而物联网的最终目的是期望透过感测元件所搜集到的资料，进行数据分析与决策，最终做到预测。物联网也是一个代表着逻辑计算和通讯的技术革命，这也归功于计算机的发明，促成电子、半导体、信息、光电、通讯、生物科技等产业的结合，进而建构一个覆盖世界上万事万物的Internet of Things，同时被誉为下个数位时代的浪潮。

 工业1.0到工业4.0的演变：第四次工业革命是智慧科技革命，技术的基础是物联网。

 物联网的架构

       物联网是架构在网际网络上更为庞大的网络，结合了各种末端设备和设施，包括嵌有各式感测元件的设备。这些嵌有感测元件的设备或设施再透过各种无线或有线，长距离或短距离的通讯网路互联互通，再以云端运算为基础的模式，对万物进行高效率及安全的管控，最终期望实现预测的功能。一个完整的物联网系统通常具备以下3个架构：感知层——透过RFID、传感器、二维条形码等感测元件，针对特定的物件进行资料搜集或者监控的动作；网络层——透过各种网络技术把感测元件获得的资料传递至特定的人事物上；应用层——透过有效的分析及处理，使得杂乱无章的资料形成有用的信息，作为有效率的应用。如果把物联网当作人体来比喻，感知层如同皮肤及五官接受外界的刺激，透过神经网络来传导，正是网络层的任务。而位在云端的主机会接收到大量的使用讯息，经过大数据的分析后，如同人类的大脑中枢做出反应并给各装置相对的指令，正是应用层面的执行。

       感知层

       感知层包含了许多具有感知、辨识及通讯能力的设备，例如温度传感器、光度传感器、RFID等。设备利用感测能力搜集资料，透过彼此相互通讯把不同的信息聚合，最后把信息传至网络层，使物与物或物与人之间产生连结与互动。

       网络层

      智慧物件必须有存取网际网络的能力，使得各种智慧物件之间能够彼此分享信息，包括人和物、人和人、物和物之间。网络层中的网络通讯技术包含了各种不同通讯范围与传输速率的无线通讯网路，依照是否直接连结上网际网络的方式，可区分为：内部网络（称区域网络），例如RFID、ZigBee、Bluetooth、UWB、WiFi等；外部网络，例如3G、4G、4GLTE、5G等。

       应用层

       主要包含应用支撑平台子层和应用服务子层。应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间的信息协同、共享和互通。应用服务子层包括智能交通、智能家居、智能物流、智能医疗、智能电力、数字环保、数字农业、数字林业等领域。应用层是物联网与行业间专业技术的融合，是依照行业或用户的需求分析处理网络层中的感知数据，以提供特定的服务，并实现广泛的智能化，就像人类的社会分工最后构成一个完整的社会。

       云端运算与大数据应用

       在物联网的世界里，数十亿个物件可以透过网络连接，这些相互关联的物件经常地搜集资料。无论有没有意识到这一点，我们的生活周遭已经被这些依赖大数据的东西所包围了。物联网真正的创新来自于大数据与云端运算的完美结合。而云端运算技术并不是一个全新的技术，而是一个概念。它是一种计算机运算的概念，最简单的意涵就是提供运算能力作为一种服务，使企业或个人可以透过网络取得。也就是让网络上不同的计算机同时帮你做一件事，大幅增进处理所需要的速度。大数据是指大量的数据，它是非结构化和没有组织性的，是不断增加的数据，需要搜集、储存、管理和分析才能运用。大数据技术是一项新的技术和结构，意指从各种非常大量的数据中获取价值，并透过快速采集来发现和∕或分析大数据技术层。因此，大数据的4个特色是：大量化、多样化、快速化、价值（资料）的真伪。

现在的大数据技术提供了各种不同的能力，已经用来创造新产品、预测行为和趋势，并优化销售活动。大数据正在改变各种行业的经营方式，它能提供量身打造的医疗保健，使得我们的城市更智慧、更安全。

      各种感测元件与辨识设备

      物联网的挑战与资安问题.事实上要达到物物相连的物联网世界仍要面对许多挑战，可由3个方面来看：感知层、网络层、应用层。在感知层方面，因为各家感测装置规格不同，产生的信息档案大小不一，应该尽速建置标准让资料格式统一，方便信息交换。就网络层面来看，资料传递时最怕遇到干扰。如何迅速有效地传递信息，不让资料在传送途中流失，并且保护资料不受到黑客攻击，以上所有的技术都是相关单位应该提升的。就应用层面来说，能应用的范围也愈来愈广，讯息的正确性会随着接受次数提升，讯息组合来源数也会愈来愈多。因此如何让系统做到自动化管理，是发展物联网会面对的智慧管理挑战。 物联网能改变人们的生活模式，为大家带来便利的生活，但隐藏了一些严重的问题，那就是信息安全及隐私。整个城市甚至国家都经由物联网串连起来，必须制定具体的计划来保护资料。物联网中很重要的关键因素就是行动装置，若行动装置遗失或被窃取时可能带来安全问题，如何防范也是要思考的问题。因此，必须培养专业信息安全人员及资料分析人员，藉由大数据分析找到推荐及预测未来方向。

       万物的互联

       当所有的物件通过网络而变成可读的、可识别的、可定位的、可寻址的、可控制的，而无缝地整合到虚拟世界中，实现随时随地的连接，那么欢迎来到物联网的时代。2010年以前，物联网应用由各国政府单位发起，大多应用在与环境感测相关的领域。到了2014年，随着智能型装置深入一般民众生活，穿戴装置与智慧家庭应用逐渐受重视。预期到2020年，随着各样技术成熟，智慧城市会成为实现物联网应用的重要场域。每项科技的开发与进步都是为了让这个社会更加进步，科学家口中的物联网真的好吗？它会是一个美丽新世界？还是被监控的圆形监狱？您曾反思过当机器人开始和人类共存时，该信任谁？当人类的聪明遇上机器的人工智能（artificial intelligence, AI），万物之间的I或许各有擅长，也许在运算型的工作上可以取代人类，但不要忘了人类的独特之处就是在于有爱的能力，这是现阶段所有科学家最难以破解的程序。