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 艾邁斯半導體

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

　　這些需求出現(xiàn)在電子產業(yè)從數(shù)字化向無線化轉型的適應過程中。就像此前從模擬產品轉型至數(shù)字產品一樣，這一轉型將影響深遠。上述愿景的實現(xiàn)也將面臨許多挑戰(zhàn)。在設計時，我們無法清楚預知特定用戶將會與哪些產品進行互動;因此，產品必須先以未知且未經(jīng)過驗證(unknown a-priori)的方式相互感知。事實上，空中(over-the-air)更新變得非常重要。而產品也必須在真正意義上變得有智慧、能感知情境并達到可溝通的效果，這一切都不只是表現(xiàn)在產品本身而已，與之相關的一切都應該如此。同時，接口平臺需要能夠提供實時處理終端產品所需的接口。技術堆棧(technology stack)應該被有效且高效地運行，因為在一個具有10個以上物聯(lián)網(wǎng)產品的世界中，延遲時間會因堆棧的延遲時間而被大幅放大。而下一代的接口技術，例如增強現(xiàn)實、虛擬現(xiàn)實、手勢辨識等，將需要通過簡化及模塊化成為簡單的即插即用建構區(qū)塊，以滲透進入更大的市場。此外，所有級別的物聯(lián)網(wǎng)技術堆棧都需要模塊化以簡化開發(fā)。目前，許多物聯(lián)網(wǎng)項目都被要求按照時間、目標和預算來產出成果，而這些挑戰(zhàn)將進一步拉大開發(fā)的復雜程度和生產力之間的差距。傳統(tǒng)的瀑布式(waterfall)開發(fā)方法已無法適應物聯(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

　　對于我們許多人來說，手機就是我們擁有的第一個連網(wǎng)產品，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于物聯(lián)網(wǎng)產品的期望。早期的物聯(lián)網(wǎng)產品(IoT 1.0)以專用應用程序為中心，在語音和手勢互動方面的能力較為有限。它們通過簡單和連續(xù)的瀑布方法進行開發(fā)。新物聯(lián)網(wǎng)時代不再只是專注于基本的點對點連接，它要求有更多的功能，并要具備更佳的整合性和可用性，從而推動我們去尋求一種更快速的產品開發(fā)新方法。

　　2聚焦于使用者習慣和意圖 vs產品

　　現(xiàn)在我們擁有越來越多的應用，IoT 1.0時代的每個產品都有一個應用的模式越來越不可行了?？缧袠I(yè)的協(xié)作和技術變得越發(fā)重要，因為這樣才能實現(xiàn)可感知位置和情境的用戶接口，并能感測用戶意圖，例如一些應用在你步入新環(huán)境時可顯示相關信息及控制組件。旅館是一個很好的示例。設想一下，當你到達一個新旅館并進入一個能感測你存在的信息站，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，你可以被偵測到并可以使用你的手機和密碼打開房門鎖。而當你進入房間后，只需輕松地在應用上進行選擇，就可以操作燈光、溫度、迷你吧，甚至訂購客房服務。在理想情況下，你完全不用下載新的應用程序，你的整個互動也將是非常安全的。艾邁斯半導體集團旗下的Heptagon開發(fā)的RF Digital Simblee技術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 觸控屏及手勢識別的應用

　　3觸控屏幕 vs 高級界面

　　因為未來科幻電影而受到矚目的手勢辨識，已然找到了迅速進入物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新產品行列的發(fā)展方法。在這個已出現(xiàn)多種3D視覺產品(例如增強現(xiàn)實頭戴式顯示器)的時代，擁有抗干擾能力是非常重要的。我們需要添加一個非侵入性的維度來獲得進入場景所需的洞察力，使得這些產品能夠在這個市場中順利運作。下一代產品將不是通過簡單的PIN碼進行認證，而是會通過虹膜掃描或人臉辨識技術。艾邁斯半導體集團旗下的Heptagon的3D視覺解決方案可提供在室內和戶外皆能運作的手勢辨識、增強現(xiàn)實和虛擬現(xiàn)實功能，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等需求。

　　4領先的傳感器

　　新型的傳感器無論是在功能或價位方面都能支持全新的產品功能性。例如，光譜技術可應用于許多創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)產品。這些傳感器可以辨識常見的有機材料，像是食品、紡織物和材料、農產品、環(huán)境、醫(yī)學藥品，化妝品及石化產品等。艾邁斯半導體集團旗下Heptagon采用Simblee鏈接技術的手持式光譜儀就是一個例子。另一個實際的例子是將先進的傳感器組合應用到某一系統(tǒng)中，從而為工業(yè)場所提供必要的空氣質量監(jiān)測。因為這些場所常有大量的危險化學品被釋放至空氣中，若沒有適當?shù)耐L，長時間暴露在空氣中的化學品里會帶來危險，造成嚴重的長期影響。在理想情況下，工業(yè)場所應配備傳感器，用來測定空氣質量是否達到了危險等級，并將這些信息整合到智能連網(wǎng)系統(tǒng)中，用以通知、警示和啟動通風。Heptagon很好地結合了Simblee技術和艾邁斯半導體傳感器，從而實現(xiàn)了這項應用，讓工業(yè)環(huán)境安全成為一件簡單的事情。

　　5敏捷(Agile)式 vs 瀑布式(waterfall)方法

　　過去許多公司采用串行的產品開發(fā)方法，即所謂的瀑布式(waterfall)方法學。然而，在軟件開發(fā)領域，敏捷(Agile)開發(fā)方法帶來了重大的轉變。敏捷開發(fā)法描述了產品開發(fā)的一套原則，基于這些原則，自行組建的跨職能團隊將可通過共同協(xié)作，持續(xù)推進需求和解決方案的產生與發(fā)展。而此方法主張適應性規(guī)劃、漸進式開發(fā)、早期交付和持續(xù)改善。敏捷開發(fā)鼓勵快速靈活地應對變化。然而，物聯(lián)網(wǎng)產品的開發(fā)很大程度上仍然在使用瀑布式方法，導致開發(fā)時間、目標和預算上的更多挑戰(zhàn)。特別在開發(fā)IoT產品時，新的IoT技術堆棧尚未被充分了解，終端用戶卻提出了更快的產品更新速度與定期進行產品更新的要求，以及包含所有與IoT 2.0產品有關的新功能要求。由于這些因素和其他競爭壓力，基于千篇一律的IoT參考設計的瀑布式開發(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代需求的開發(fā)協(xié)議和工具，以加速IoT 2.0智能產品的創(chuàng)新，還將繼續(xù)通過經(jīng)過認證的傳感器及應用平臺來快速擴展其物聯(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)由模塊化的基礎區(qū)塊組成，包括云端、移動應用、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)人員專注于實際的使用情境，而非過多的內部硬件、軟件，云端和客戶端的復雜性等。此架構能優(yōu)化可復用性，同時還能實現(xiàn)期望的客制化，有效地為物聯(lián)網(wǎng)產品提供敏捷的產品創(chuàng)新方法，為之找到一條順利通往量產的路徑。