物聯網推波助瀾　智慧家庭應用加速發展

簡單來說，物聯網就是讓物體能夠實現互聯互通的網路，結合不同產業的資源，將現有的技術延伸。對於廣大的物聯網市場，各家廠商紛紛投入相關技術研發，為的是盡早開始布局以搶先取得商機。為了因應物聯網對於網路低功耗、低成本、長距離及大量連線等要求，低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network, LPWAN)則是為此而發展之網路技術。 

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勢，根據不同的需求及特性，將決定LPWAN技術適用於哪種物聯網應用。以LoRa為例，台北市政府去年布建了十二個LoRa無線通訊基地台，利用其低功耗、低成本及長距離等特性，打造一個通訊範圍覆蓋全台北市的大型物聯網網路，將整個城市當做智慧城市的創新實驗平台。 

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

物聯網加速智慧家庭發展 

在廣泛的物聯網應用當中，門檻最低且相關應用最多的當屬智慧家庭(Smart Home)，主要是家庭最貼近人們的生活，將日常生活與物聯網的概念相互結合，在家庭生活中體現人與物或是物與物之間相連的目標。藉由整合家中的各種裝置及系統以促成家庭自動化，進而提高人們的生活品質，如智慧家電、能源管理、家庭娛樂、安全監控及居家照護等皆為智慧家庭考量的重點。 

智慧家電的相關產品大多皆是透過無線網路(Wireless Network)與行動應用程式(Mobile Application, Mobile App)連接，主要可分為兩種類型。一種是讓家電支援聯網的功能來提供不同的服務，如智慧冷氣、智慧冰箱及智慧洗衣機等家電。以洗衣機為例，當洗衣機連上網路，即可在衣服洗完之後，利用推播訊息主動通知使用者，以減少衣服被遺忘而未晾乾的情形。另一種則是藉由其他的裝置使既有之家電實現聯網及控制等功能，例如智慧插座、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)、紅外線發射器(Infrared Emitters)、無線網路模組(Wi-Fi Module)等現有技術結合，使用者可以在行動裝置上針對家中紅外線遙控的電器設備進行遠端控制(如圖1)。由於紅外線遙控屬於標準的無線通訊技術，因此可以達到不同廠牌、不同產品之間的互通性。 

圖1 紅外線控制器應用

資料來源：資策會智通所繪製

當終端設備及裝置聯網之後，透過不同功能的結合能夠讓智慧家電提供更全面的應用及服務。舉例來說，溫濕感測器主要用來監控室內的溫度及濕度，跟冷氣及除濕機串聯之後，就可以從量測的結果來判斷是否達到預先設定之條件，以遠端遙控冷氣及除濕機的狀態。除了調節溫度之外，若是加上使用者的行為分析，像是將使用者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並學習，即可因應室內的環境因素自動調整至最舒適的環境，藉此還可以提升電器的使用效率，進一步達到節能的效果。 

在現今的社會當中，居家安全一直是民眾的重要考量，對於家中沒有保全系統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慧家庭安全的訴求。以安全監測來看，煙霧感測器、水滴感測器及門窗開闔感測器等皆是相關的應用產品，當偵測到家中的異常情形可即時通知住戶進行相對應的處理。 

而智慧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生，提供完善的居家防護。而網路攝影機也是智慧家庭常見的一項產品，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。全球人口老化已經是必然的趨勢，根據估計，台灣在2025年高齡人口占比將超過20%，因此，居家照護也是智慧家庭未來不可或缺的一環。 

面對市面上眾多的智慧家庭產品，每個產品皆有專屬的應用程式，即便是再怎麼人性化的操作介面，也將顯得繁瑣及複雜。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工具，讓廠商得以將終端硬體和平台整合在一起，串聯並發展出許多自動化的智慧家庭服務(表1)。 

表1 Amazon、Apple、Google於智慧家庭之發展

資料來源：資策會智通所整理

智慧語音助理進駐客廳 

而近年來不斷推陳出新的語音裝置，可視為繼電腦及手機之後的下一個運算平台，且隨著人工智慧(Artificial Intelligence)的興起，於自然語言處理(Natural Language Processing, NLP)方面有相當的進展，可望以語音做為使用者與裝置間友善的互動方式，減化複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 

由網路書店起家的Amazon，於2014年推出智慧型藍牙喇叭Amazon Echo，內建自家開發的語音助理Alexa，讓使用者可以輕鬆的透過語音使用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)、美國智慧手錶品牌Fitbit、智慧家庭品牌SmartThings及優步(Uber)等等。在2017年2月23日，Amazon宣布Alexa支援的服務指令已達到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，加上鏡頭和觸控螢幕之後，使語音助理進一步升級為個人穿搭助理並讓資訊視覺化，以提供使用者更多的互動方式。Amazon深耕電子商務多年，從網路零售到無人商店一直專注於使用者的需求，將有助於Amazon在智慧家庭市場之擴展。 

Apple 

2014年的全球開發者大會(Apple Worldwide Developers Conference, WWDC)，Apple首次發表HomeKit智慧家庭平台，主要致力於智慧家電之整合，提供標準化的協定以實現與配件之間的共通性，並透過統一的應用介面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體的開發，如Elgato、Honeywell、iDevices、Philips、Schlage等廠商，皆陸續推出支援HomeKit的相關產品。 

於2016年的WWDC也看到Apple開始跟建築公司合作，在房屋建設的過程即加入與HomeKit相容的智慧家庭配件，讓部分的消費者可以搶先體驗做為智慧家庭市場行銷的一部分。而Apple產品多年以來的語音助理Siri，同樣可以藉由簡單的指令進行相對應的設備控制，在今年的WWDC當中，Apple也宣布發表第一款智慧喇叭HomePod，可望成為未來智慧家庭產品的中心。 

Google 

Google在2014年先後收購智慧家庭設備製造商Nest及監控技術服務供應商Dropcam，Nest主要以智慧型恆溫器及煙霧感測器聞名，而Dropcam則是主打雲端家庭監控攝影機，可見Google智慧家庭市場之布局。之後在2016年10月4日的開發者大會(Google I/O)當中，Google正式發表智慧喇叭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系統及智慧行動裝置之開發經驗，使得廠商在開發相容於Google Home之智慧家電產品的進展非常迅速。而Google強大的搜尋引擎及人工智慧技術，在與使用者的語音互動上有相當不錯的表現。若是成功整合自身的服務，如Gmail、Google Calendar、Google Map及YouTube等服務，對於未來的市場仍然具有相當大的競爭力。 

根據市場研究機構CIRP的報告顯示，Amazon Echo的系列產品自發售以來在美國的銷售量已經達到1,700萬台，可見搭載語音助理的智慧喇叭相當有機會成為未來智慧家庭的控制中心。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及其他科技公司先後推出智慧喇叭之後，或許又將影響市場的變化。 

圖2 語音助理於美國用戶之分析

資料來源：eMarketer(4/2017)

智慧家庭的概念早在多年前就已經被提出，隨著物聯網及相關應用與技術的發展，各家廠商也相繼投入這個龐大的消費性市場，從最初的物聯網裝置到系統整合演變為平台及服務的延伸，此過程為的就是不斷滿足消費者的需求，如何運用自身的優勢，提供多元的服務、智慧的操作介面及良好的使用體驗皆是影響消費者購買意願的關鍵。而隨著無線網路、人工智慧、深度學習及語音辨識等熱門技術的發展，將使智慧家庭在未來變得更加普及，進而實現智慧、安全、舒適、便利、節能及高效率等核心價值。 

(作者任職於資策會智慧網通系統研究所)