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為交大物聯網研究扎根:林甫俊教授專訪

受聘於交大資訊學院並兼任電資研究中心副主任,林教授在回國前擔任Telecodia 公司 (即前Bellcore) Applied Research網路系统研究部門的主任研究員,他從2010年起即在Telcordia及 Ericsson (Telcordia後被 Ericsson併購) 推動M2M及IoT (通稱物聯網) 相關的研究與技術推廣並參與標準之制定和智產之發展。林教授為美國俄亥俄州大學博士,交通大學學士及碩士,畢業後即在 Bell Labs, Bellcore 及Telcordia 從事網路研究,有廿多年豐富的研發經驗,他深信電信 IP 及Mobility 化下一波的趨勢即是 M2M 及 IoT的崛起。

Q老師在美國工作多年,是什麼原因讓您重返校園服務呢?

我那時是在Telcordia公司服務,Telcordia前身是Bellcore (Bell Communications Research),  更早期為AT&T Bell Labs,我們公司成立28年,一直以來,我們都以承襲貝爾實驗室的重視研究、重視發明的文化為榮。但2011年Telcordia公司被易利信併購後,我開始重新思考未來的職業生涯要怎麼走。在檢視自己的職涯變化時,就決定該做一件長久以來想做的事:就是回到學校教書。我在美國工作時,一直與交大有聯繫,經過幾次回母系座談、訪問後,剛好有機會我就決定結束美國的工作,回來母系服務。

我在赴美工作前,曾在台灣科技大學教過兩年的書,因著這樣的經歷我才到美國唸書。起初是為了回國教書而出國,沒想到就待在美國近三十年。但我心中一直有個夢想,就是回到自己鄉土,回到學校教書、從事研究工作並與學生互動交流。

 

Q老師對網路研究多年,並致力於推動物聯網(M2M)相關研究及技術推廣。能不能請您介紹一下物聯網(M2M)的內涵,以及目前的研究現況?

「物聯網」這個詞主要是中國翻譯的詞彙,英文有兩個名稱:一個是IoT(internet of things),另一個「M2M」(機器對機器的通訊),但後者唸起來比較長,所以中文簡稱為「物聯網」或「智慧聯網」。但要了解物聯網是什麼,還是得從整個通訊網路的變化來理解比較清楚。

早期通訊網路是以語音為主,譬如電話網路,原則上是每個家庭一條電話線、一個電話號碼,固網不可能是一人兩條線。但是有個短暫的時期是,一個家庭有兩個電話號碼;因為有一陣子FAX很發達,一般家庭多半申請一個號碼給語音用,一個號碼給傳真機用。可是那個時代已經過去了,很多傳真的需求已經被email取代,重要性大幅減低,慢慢地第二條電話線需求也降低了。

所以從兩個號碼再恢復為一個號碼,我自己也走過這段歷程,而電信網路下一波就進入到無線網路。無線網路革新了一戶一條線的觀念。這種網路的結構,轉為每人一個號碼;一個五口之家,就有五支手機,五個號碼。既然每個人都有號碼,那家裡的電話就不一定需要了。所以現在很多年輕人建立新的家庭時,有人根本沒有申請固網號碼,以手機或者網路電話如Skype來取代固網。

根據過去的發展,從固網到無線網路,增長的容量大概有十倍之多。即從固網到手機號碼,數量大概增加十倍左右,物聯網為下個發展的方向,聯網的容量將再加十倍以上。

傳統網路的連結點主要是人,人就是透過家裡的電話或者是手機來達到聯繫的目的,但物聯網則是更進一步的擴展連網的對象。以前人是網路終端的使用者,現在機器設備也是網路的使用者,由於聯網的需求大幅倍增,因此傳統的網路設計將不敷需求,根據統計,一般語音的通話時間平均約三分鐘,所以基本網絡的設計就是依此規劃。但進入Internet、互聯網型態時,上網基本上不可能只有三分鐘,瀏覽個網頁就不只三分鐘,整個通訊網路的需求與流量自然大不相同,因此網絡設計結構就不太一樣了。

現在我們假設網路的使用者不是人,而是機器時,那麼網路的應用方式及變化就與人不同。因為人有人的特性限制,不論是用語音或是上網收信、瀏覽等,都有根據人需要所帶出來的通訊模式。那麼機器與人的通訊有什麼不同呢?

機器的變化大、複雜度高,這些機器設備或是感測器它們的diversity(多樣性)太廣了。例如一個偵測房間溫度的感測器,它的通訊模式比起電腦簡易很多。它的功能非常基本,也許就是每十分鐘讀取目前的溫度,然後將報告傳送到網路,此種通訊方式相當簡單。但是不同的機器的差異很大,從最簡單到最複雜;最簡單要比人的通訊更基本更簡單,但複雜的機器其通訊不但比人複雜且多樣,所以為了因應這些通訊應用的複雜度,網路的設計自然需要不同的考慮。一個網路的設計是依通訊模式建立,必須以長久的觀察跟統計結果作為我們網路設計的根據。

可是物聯網到現在,因著這些機器、設備,不同的感測器連線到網路,它們的通訊會有什麼樣新的模式,目前這資料還不完整,等於是剛開始而已,還不完整。我們只知道對網路會有衝擊,但到底要怎麼設計才能應付新的需求,目前還是一個研究上的大題目。

 

Q可以請老師談一下物聯網目前的應用情形嗎?

物聯網原則上是把現有的機器設備跟感測器(Sensor)連結起來,有些技術在一二十年前已經在做了,但我們發現整個通訊網路的業界,技術發展是各自為政,缺乏整合。

除了傳統的電信負責通訊,而其他的工業,如汽車工業、家電廠商、醫院管理,或者供電系統商,雖然以前的網路需求不高,但現在因為供應系統與銷售系統所需,他們對網路的需求也提高了,要把他們的設備或是後端的電腦系統跟銷售服務連網,加上所有的機器設備也都要上網,可是不同的供應應用都有自己特殊的需求,自然就各自發展自己的一套東西。因此,目前物聯網技術的瓶頸在於;每個工業系統各自不同,應用的發展無法互通。但究其根本,其實大家的需要都很接近:就是要把這些設備、這些機器、這些感測器連到網路上,可是每個人都做自己的一套東西來達到連網的目的。因此為了能整合不同工業的需求,最新的趨勢就是建立一套國際的標準,使其能在同一個系統上對話。

目前物聯網的標準正在制訂,從2012年開始成立了物聯網的國際標準組織oneM2M,這組織已經開始著手制訂物聯網的標準,這是一個相當重要的發展。有了共通標準之後,我們就能把不同的工業系統放在同一個平台上面,如果這個平台成功了,就可以根據無線網路的發展模式,來發展物聯網的運用。可能有2G、3G、4G的方式一代一代的運用,讓物聯網的運用更普及化。

事實上,物聯網的運用已經在生活上擴展。例如,傳統電視沒有連網的功能,但現在的電視不但能收看第四台的節目,還能連上網路觀賞YouTube,甚至可以取代電腦;還有家用的數位相機,多半要使用記憶卡或者連接cable後才能讀取相片,不過現在有些相機也具有連網功能;只要經過設定,在使用者按下快門後,相片就會直接上傳到Facebook。這些其實都算是物聯網的範疇。讓使用者省去讀取資料、還要上傳各個平台等繁瑣的程序,反而可藉由網路的便利,直接把整個流程自動化,而不需要透過不同的平台來操作取得。

物聯網的應用目標是,讓機器開始能與機器對話。但近一點的目標則是,讓機器可以先與人對話。M2M可以是Machine to Man,不一定是Machine to Machine,亦即讓機器可以更主動提供人類更為便捷的服務。舉個例來說,我對癌症的議題有興趣,只要設定好Smart TV,它就會主動到網路上去搜尋癌症議題的節目,或是有這類的主題就會發e-mail通知提醒。這就是機器對人的通訊,讓機器可以有一些比較智慧的行動,能夠自行判斷什麼是使用者的需求,進而提供服務。

Machine to Machine也可以說是Machine to Mobility,物聯網有個很大的特性就是它是一個移動網路,就像我們的手機帶在身上不斷的移動,在移動的過程中,它可以收集很多的資料,再透過網路傳送資料並進行分析後,就可以得出很有用的結果。舉例來說,警察為了監視一個超速慣犯,警察就在他具有GPS功能的手機上安裝一個監視車速的軟體。只要感測器偵測到對象在開車,它就會自動測量他的行車速度,並且同步將行車速度的值回報到警察局,一旦對象超速,警局馬上就接獲資料,並據此罰款或吊銷他的執照。雖然這樣的操作可能涉及到隱私的問題;這是另一個值得討論的大題目,但這是一個很典型Machine to Mobility的應用,可以很具體的看到,物聯網如何實際地應用在我們生活的每個角落。

 

Q物聯網學分學程正好在您返校任教時成立,可以請老師介紹一下這個學程嗎?

物聯網學程的設立我不敢居功,在我來校前,系上就已經因應教育部學程設立計畫,規劃了物聯網學程。教育部的規劃是希望先由交大開設這個學程,等做出一些教材與實驗後,再開放給全國其他學校使用。在我確定回母系服務的前半年,已經與該學程的負責老師易志偉老師聯繫,並討論開課的相關事宜,當時就決定來校開設一門關於物聯網的核心技術課程。

所以物聯網的學程是教育部原有的規劃,我只是正好配合上,正好易老師也覺得我很適合教授這門課程。對我來說,這樣的安排也很恰當;一方面滿足教育部對學校的要求,另一方面也滿足我個人的願望開立這門課程。另外,配合國科會M2M深耕技術工業基礎中心的設立,以深耕計畫的資金與研究人力的挹注,整體來說,交大提供了一個非常好的研發環境,適於研究計畫的執行與學程推動。這學程除了提供學生對物聯網的基本概念,也能培養出理論與實務配合的能力。

 

Q訪談最後,想請問老師對資工系的同學們有什麼期許嗎?

交大的同學整體來說相當優秀,不但每班幾乎有兩三位同學的成績可達滿分,而且攻讀碩士學位的比例也很高。但多數同學攻讀碩士的考量卻很實際,普遍只是為了謀求待遇好的工作而已,似乎很少人是抱持著想在某個領域學有專精,或求得突出表現,遑論想進一步地爭取成為國際舞台上的臺灣之光。也許這樣的期待過高,但我們系上有各種國際交流機會,老師們也多能從世界舞台的角度來為各位解析疑難,如果同學們能從這些資訊獲得一些觸發,從中獲得學習動機,那麼在學習上會更為積極,能更主動地探索這廣闊的世界。

整體來說,臺灣的工業是以代工為主,雖然慢慢地也開始做代工設計,但基本上自己的品牌並不多,而在整個工業結構一直未有突破,生產的利潤不高的狀況下,年輕人的薪水被壓得很低。但是要怎樣突破現有的狀態呢?根本之道就是技術深耕,做得比別人好。臺灣的代工已經有一些亮麗的表現,足以吸引全世界的訂單,但下一步就要做一些更高層次的東西,也就是具有發明性、創新性的產業,那就要提升,不能讓產業技術卡在這裡,因為後面發展中國家已經逐步追趕上來,我們就快要失去競爭優勢。

這裡其實可以連結到一件事,有很多同學問需不需要讀博士班的問題;碩士班讀的有心得的同學,應當會有更精進的想法,也認同在這領域裡有更美好的前途,自然就有升學動機。但目前這樣的現象似乎不存在,大部分的同學在讀完碩士後沒有動機再更上一層樓。一個可能原因是念博士班沒有榮譽感。但早些年,那種讀博士班的榮譽感很強烈。以國外為例,碩博是合在一起上課,經由資格考試的篩選,只有最優秀的學生能夠進入博士班就讀,但現在似乎很難有這種感受。二是擔憂博士班畢業的就業問題。但我的感覺是,現今臺灣的產業跟過去不同,我回國後跟一些大企業接觸,他們重視公司的研發能力,所以也開始雇用博士級的研究員;當然碩、博的薪資差距不大,也許是同學們興趣不高的原因,但這是業界需要思考的部分,也許拉大薪資差距能讓博士學位更有吸引力。

我認為學士班、碩士班及博士班的訓練有很大的差異。學士班的訓練是老師給題目也給答案,就自己練習解題;碩士是老師給題目但不給答案,自己練習把答案找出來;博士班是老師不給題目也不給答案,自己找題目、找答案,這是我的指導教授說的三階段訓練,回想起來相當有道理。本來博士級的研究人員就是要主動發現可能的問題,設想可能的解決方法,並且在別人還沒想到之前,就先做出產品,搶得先機!這樣看來,整個博士階段的訓練對臺灣的產業非常重要。

早期臺灣都是靠留學生到國外拿博士學位後回來貢獻,但現今國內大學的師資充沛、資源豐富,已經有足夠的能力訓練博士。以交大來說,就具備了優秀的師資與設備,相較於國外大學毫不遜色,雖然不是每個人都適合從事研究,但如果同學們發現自己有研究特質,也願意走研究路線,相信在博士階段的訓練下,未來解決問題的能力定能更深更廣。