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IoE Day侧记:想开发智能硬件?先要弄明白这几个问题

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在今年10月的IoE Day活动上,Qualcomm与合作伙伴共推物联网平台解决方案AllJoyn。在所有参与展出的产品中,智能家居绝对是主角,产品覆盖了智能音响、智能冰箱,以智能音响系统等多个品类。

最近根据一项调查显示,到2020年,全球将有250亿台设备接入互联网,并且实时在线,保持与外界的联系。这其中远远不仅是台式电脑和手机这么简单,其中还包含了许多新兴的智能设备。

未来的智能设备的发展趋势?

我们可以将这250亿台设备分为三个大类,一类是和我们BODY身体相关的,这包含了智能眼镜、智能手表、智能追踪装置、检测身体体征的各种传感器,可穿戴的摄像设备等等。

第二类则是HOME家居相关的,这包含了智能路由器、家里的各种自动化装置,我们日常对于能源的智能管理,各种智能化白电,LTE智能照明,媒体播放装置。

最后,第三类,是最近几年新兴的所谓的智慧城市的内容,包括了能源和测量,基础设施的构建,工业和建筑,还有智能交通系统。

凡是包含在这三大类中的设备,都将会上网,而且可能很多设备都是实时在线的状态。他们会通过3G/4G或是WiFi的方式接入全球的互联网,这也将实时的产生巨大的数据流量,其总量要相当于目前全球互联网流量的1000倍之多。这也将实现业内喊了好多年的那句口号——Internet of Everything

智能设备应该如何服务于人?

无论是250亿甚至500亿,总之未来会有海量的智能设备涌入我们的生活中。我们所更关心的问题是,我们该如何利用这些设备?我们未来会面临怎样的挑战?那么抛开这些纠结的问题,看未来大的方向,至少有一点是现在全世界厂商都可以达成共识的:在智能物联网中,人与这些设备的沟通和交互,很多时候是通过一个智能硬件入口的,比如说一部智能手机、一部平板电脑,未来也有可能是您的智能手表。我们会通过这个智能硬件入口去进一步去控制汽车、电视、各种智能家居的电器。总之是通过某个智能硬件和周围的设备发生沟通。

此时,人的感知能力会进一步扩大,因为手机会和周围的智能设备上的传感器连接起来。同时,被本来不具备输入输出能力的设备,提供了这样一个输入输出的交互方式。


图:基于Alljoyn技术的智能插座


图:基于Alljoyn技术的智能空调

比如,笔者天生就是路痴,对方向极为不敏感。手机上的GPS不仅仅提供了地理位置信息和方向信息,让我准确的感知和理解到自己确切的位置。同时,也让周围的环境可以感知到我。例如,我走到一个商场里面,就可以根据我的喜好推送店铺的打折信息。

智能设备的管理必须基于云吗?

目前市场上的解决方案,都是以云技术为基础。多年以来,整个行业都认为:云就是筐,什么都可以往里面装。行业云、品牌云每一个品牌甚至都有一个自己的云。但是云的存在,让各种设备的互联互通变得困难。很多国际大公司,其实在用云计算为自己构建起技术壁垒。一个云上的设备,很难和另一个云上的设备互联互通。比如,一个品牌云上的智能空调,就很难和另一个品牌的空气净化器互联起来。

但是如果未来的智能互联网,其众多设备不能互联互通,那么他们为人们服务能能力将大打折扣。我们很难想象一个家庭中,所有电器都使用同一个品牌的,很少会有这样的超级粉丝家庭的。


图:基于AllPlay技术的智能音箱方案

另一点,云的效率本身,其实也并不高。用手机开启空调和吸尘器机器人,这些设备就在距离我们很近的地方。但是我们需要用手机绕到几百公里外的云数据中心,再绕回来,这真的有必要吗?更不用说,万一某天的网络出了问题,用户在根本就连不上网络的情况下,在家里就不能控制自己的电器了吗。

云是必要的,但是在不得不用云的时候,再用它。在能够用本地解决的时候,我们要尽量在本地就解决问题。这有效率上的好处,有互联互通的好处,更有安全的好处。


这张图是以空间为维度,把网络划分为4层。最大最外层是WAN,其次是MAN。最近的这个我们叫做PAN,即以个人为中心的近场网络环境。具体从技术上来描述,蓝牙或者Wifi信号能工作到的距离,就想当是PAN的范围。PAN和LAN就构成了大多数用户的智能家居所处的空间范围Proximal Network。Alljoyn技术所解决的,正是以个人为中心的近距离环境下的,设备之间的连接和数据传输问题。如果用户走出室外,到了MAN和WAN的范围环境,当然要用到云技术。现在的问题是,用户就在家里,人和智能家电设备就在同一个Wifi环境下,那就没有必要绕道云端。


图:智能扫地机器人

智能设备要支持那些网络协议?

要想管理未来的250亿台智能硬件设备,还应该做到对不同的物理层协议都有良好的支持。大家对未来的技术趋势可能有不同的理解,有人说未来Wifi会一统天下,有人说还会有其他的方案。无论争论的观点如何,有一点可以肯定,目前短期内会有多个通讯协议共存,至少相当一段时间会共存。有些是Wifi,有些是蓝牙,有些是PLC,甚至有些是以太网接口,这些设备必须在同一个环境下可以做到互联互通。另外还要支持不同的OS,iOS、Android、WP、Blackbarry,以及其他的各种从桌面到嵌入式的小众系统。

要为每一个智能设备做一款APP吗?

上述各种问题,是对于我们这些搞技术的人而言的,那么对于一个普通消费者来说,互联互通的体验就是用一个APP去控制所有的智能设备。而不是今天我买个空调,要下载一个APP,明天买个洗衣机,要下载一个APP,买个音箱,买个灯泡,都要下APP。最后手机里几十个APP,实在受不了。能不能用一个APP控制所有的设备,不管这个智能设备是谁生产的,支持怎样的网络,使用怎样的协议等等。


图:当忘记关冰箱门的时候,基于Alljoyn的设备会广播该事件


图:智能电饭煲

Alljoyn技术如何解决这些问题

在Qualcomm Alljoyn的方案中,它支持各种网络协议和操作系统,在以路由器为中心的Proximal Network空间范围工作。设备通过使用Alljoyn标准的语言,对外发布一个控制界面,手机端收到这个界面讯息,就可以将其解释为一个人类能够识别的图形界面。这有点类似HTML语言和浏览器的关系。人会去选择按动不同按钮。更重要的是,系统将按钮和设备控制函数的逻辑关联起来。这样一来,各家就能做各家的事情。设备厂商清楚的知道,设备控制函数的意义(例如,开灯、关灯)人通过这个被解析的UI界面,也可以理解厂商的意图。


图:采用QCA4004方案的智能设备

基于Alljoyn的智能设备在网内,不是广播我是谁,而是广播我有什么能力和控制界面的样子。这就会带来许多优势,比如说,现在市面上有的号称高端智能的微波炉,里面会放一个喇叭。当加热ok的时候,微波炉会通过喇嘛互换主人。但是在Alljoyn的概念中,当微波炉加热食物完毕后,会在局域网内广播,让音箱、电灯这样的有事件提醒能力的设备,去呼唤主人。

又例如,很多所谓的高端智能冰箱,都会在门上嵌入一个触摸屏。我觉得这个触摸屏是完全没有必要的,触摸屏只是一个人机界面。当我们走到冰箱前面,没有必要用触摸屏进行操作,直接打开冰箱就ok了。冰箱应该只做冰箱的工作,然后通过Alljoyn协议,发送自己的能力到手机端,而用户使用手机上的触摸屏控制才好。这样就不用每次都要跑到冰箱门边点几下。坐在沙发上,甚至在其他屋子里,一样可以控制冰箱。

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