IoT: Challenges and Opportunities
來源：物聯之家網
近年來物聯網(IoT)成為最熱門的話題，許多大型晶片公司聯合硬體製造商，大量投入物聯網的研發，而以物聯網為目標的新創公司也紛紛設立，以爭取更多投資人的關注。
隨著物聯網的發展，過去這只是硬體工程師與嵌入式系統的議題，需要更多專業人才的加入，延伸到原來互聯網的領域，包括後端軟開發及前端工程，以及最近另一個熱門的數據科學家。
智慧設備的四個階段
暫不考慮物聯網設備連上網路要做什麼，我們先來談談設備本身，由於晶片的成本不斷下滑，加上各種新型的傳感器被發展出來，使得我們有機會在極小的電路板上，以很低的成本開發出特殊應用的智慧設備 (Smart Things)。
最近有人給開發全新的智慧設備的人，一個酷炫的名子–創客(Maker)。不管你想成為什麼樣的創客，一定要知道智慧設備依其競爭力可分為四個階段：
1、監測：這是最基本的，將感測組件所收到的數據，送回控制台。
2、控制：智慧設備可以接受控制台的命令，啓動開關、調整設定。
3、優化：在監測數據與控制之間，加入算法來優化，讓監測數據可以依算法，回饋給控制命令。
4、自主管理：在優化的算法後，再加入一點機器學習的能力以及外部數據參考的能力，讓智慧設備更聰明。
就以當前流行的四軸飛行器為例，最早大家只是在遙控直升機上裝上攝影機，希望做成便宜的無人飛行器，這只是監測與控制；後來有人將直升機擴張到4個旋翼，再加入平衡傳感器，以及維持平衡的算法，這就是優化；然後再加上 GPS 定位，結合控制台的指令，可以做到定點之間的移動，這是進一步的優化。
然而，怎樣才算是自主管理呢?這必須加上一點學習能力才行，例如：不同的載重、不同的風，自動調整飛行的設定。
從智慧設備的角度來看，軟體開發人才的機會，是在優化與自主管理的階段，因為硬體與嵌入式系統工程師，並不善長這一部份工作。
聯網設備的四個工作
將各種設備連上網路形成物聯網，也可以分為4個部份的工作(不是4個階段)：
1、產品：由設備所構成的產品，通常就是前面所提到的智慧設備。
2、連網：這部份要考慮的是連網的所使用的技術，以及相關的問題，包括傳輪協議、訊息標準、安全、格式、數據型態、網絡優化及管理。
3、資料：物聯網的數據個別算起來都不算大(影音數據除外)，但是訊息量驚人，部份數據需要即時處理，有些數據則必須結合其他數據一起分析，才會有意義。這裡的工作包括數據輸入、儲存與分析三部份。
數據輸入格式應盡可能採取開放的協議，如：HTTP， AMQP…等，而數據的接受端要考慮即時的延展性。千萬不要以為當前主流的雲端業者，所提的的網站或虛擬機的自動延展是夠用的，這些以網頁服務為導向的設計，自動延展常需延遲5到10分鐘才能準備好新的機器，以網站服務的角度看可能足夠，但以物聯網的角度看，表示我們可能會收不到10分鐘左右的數據。
在無法預測，何時物聯網應用會爆量的情狀下，不能事前將所需的運算資源預先準備好。因此，選擇雲端平台不要使用 IaaS 作為數據接收端，盡可能選擇 PaaS來接收數據，最好是有針對物聯網IoT優化的PaaS數據接收服務。
數據儲存時，先考慮放進noSQL的儲存區， 由於物聯網的數據多是以 Name-Value的方式呈現，在資料尚未處理之前，大多數的的noSQL儲存都可輕易管理它，包括MangoDB， DocumentDB， HDFS， Azure Table/Blob， AWS S3…等等。
數據處理時，考慮能有效處理這些數據的工具，Apache 基金會最近有一些新的數據處理引擎，如：Apache Storm 作為分布式實時數據處理之用，Apache Spark 比 MapReduce 更有彈性的平行運算引擎。分析處理後的資料，再放進SQL儲存中，以加速提取信息的效率。
4、運用：將數據分析的結果，運用到各種不同的地方，包括傳送到手機端與用戶互動、作成報表給數據提供者，與數據管理者使用、回傳到優化階段算法中，以改善算法的功效、或是提供給其他大數據應用參考。
除了第一部份工作是產品的定義與設計外，其他的工作都是軟體開發相關的，雲端與數據處理機會。
物聯網賺錢的三個步驟
最後，我們來談物聯網的商業模式。物聯網最難賺錢的是銷售設備本身，因為物聯網設備要達到一定的市場有效性，一定要售出相當數量；加上物聯網設備設計，多是以簡單的感測組件，與必要的通訊組件構成，客戶不會像換手機一樣的經常去更新它。
因此，物聯網設備要在可靠性的前提下，盡可能做到最低成本。此外，來自山寨威脅，永遠都會有人可以更低的成本，來提供同樣的硬體。
應對山寨的威脅，最佳的策略是放棄硬體的毛利，反過來利用深圳的製造能力成為你的供貨商，另一方面以提供服務守住消費者。從商業模式來看，物聯網有3種獲利的方式：
1、提升效率：利用即時收集的監測數據，幫助自已或使用者降低成本，對使用者而言，你銷售的就不是物聯網設備，而是提升效率並降低成本的方案。
例如：工業自動化利用數據改善製造效率，設備監控與分析以提高妥善率、醫院利用鏈接的數據減少犯錯的機會、農場利用收集的信息精準供應水、光線、肥料。
2、啓動創新：綜合多種來源的即時數據，分析市場的變化，以隨時反應市場變化，例如，加油站將加油數量結合客戶行動App，進一步改善客戶忠誠度計劃；或者是分析歷史數據，以預測市場需求，例如：綜合歷史天候數據及即時監控數據，預測高單價農產品的品質。
3、轉型服務：以提供資料服務給客戶，取代原來的銷售商品給客戶，例如;分析客戶的運動數據提供客戶健身、減重等建議與咨詢服務，健身手環直接送給客戶；分析客戶的貴重設備監測及使用資訊(如：汽車、大型空調…等)，提供客戶必要的維修咨詢，在兼顧妥善率的前提下，幫客戶降低成本；以租用與服務的方式向客戶收費，讓客戶不用擔心持有設備的後續使用與維護。
物聯網將啓動新一波的產業革命，這一波的革命將由互聯網延伸開來，對硬體工程師來說，當然是更多的挑戰，而對軟體開發人員而言，則是更多的機會，物聯網是基於現有的互聯網的基礎，未來有更多的應用等著我們去開發。
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