《圖一　燈泡將從象徵新構想的圖形，轉變為具備智慧功能的裝置？》

產業

我們一生有一半時間在家裡度過，不過居家設備應用的新科技卻非常有限。一般人添購裝置與設備時，並不一定了解其中潛在的資訊傳輸及網絡連接功能，也未必會為了設置家庭網路而會特別規劃，購買居家設備。一般人不會在某個特定時間突然計畫「打造智慧型房屋」；相反地，大部分人沒有接納新科技的習慣；只希望東西「能用就好」、或希望它滿足特定需求即可。這種習慣除了出現在購買娛樂、通訊、安全、能源、設備、醫療保健產品，也出現在包括電腦及 IT 產品的購置過程。

隨著更多系統具備互聯功能，「家」將變得愈來愈聰明，不過，除非絕大部分基礎設備都安裝完成，短時間消費者仍無法體會這些功能帶來的便利性；換句話說，「智慧房屋」逐漸進入生活，但卻很難被察覺。

《圖二　部分的智慧型家庭基礎設備與處理程序》

家庭娛樂

整體而言，目前的技術，可以在家裡享受各種形式的娛樂：可以播放 DVD，體驗戲院般的聲光效果；也可以透過系統，重現搖滾演唱會或中世紀大教堂的音效。此外像是 iTunes、iPlayer等服務，也可以使用通訊系統及寬頻連線，依據需求隨時取得服務。在目前的影音領域中，幾乎所有需求都能獲得滿足。

《圖三　家庭娛樂系統網絡》

不過，這不代表上述各系統間能緊密配合運作。事實上，除了DLNA與HANA所提供的製造商系統以及特定介面規格，其他元件的整合運作能力非常有限。

單就現狀來看，家用電腦、影音系統，及通訊之間的界線分明，但這情況將有所轉變。假設想擁有可讀取所有已知CD及DVD（藍光除外）格式的系統，最好的解決方法，通常是選購一台品質優良的 DVD 播放器，因為它可支援大部分格式，但這種狀況正在慢慢改變，譬如隨著藍光格式的逐漸風行，播放器將往整合支援藍光及其他各種格式的方向前進。

除了娛樂用途外，家庭顯示裝置（通常是電視）的使用動機相當有限，但隨著各種設備之間的傳輸、以及和人的互動愈來愈高，這種情況也會慢慢改變。

此外，值得一提的是，娛樂設備配備了微處理器及作業系統，因此我們不需要投入過多的開發工作，就能串連多個設備，又可以了解個別裝置的運作（例如，是否播放盜版內容？），同時可以關閉個別裝置以節省能源。

《圖四　傳輸與通訊，是一切的核心》 - BigPic:799x359

通訊

無論身在何處，傳輸與通訊服務總是如影隨形，在家裡也不例外。透過各種不同類型的媒介，家裡的電子設備可以找到最便宜有效的路徑，連接到適合傳輸資訊的網絡。此外，通訊裝置也將出現在各種類型的裝置中，深入家庭各個角落。目前，這些智慧型功能仍依賴選單與數字進行，未來則將透過各種互動及智慧方式進行，不須再仰賴鍵盤輸入。在不久的將來，只要說出希望通話的對象，就能用語音進行連繫、操控這些智慧型設施。而且，這些功能除了運用在家中任何地點，也可以向室外拓展，涵蓋範圍緊密沒有死角。

目前已有許多設定智慧家庭的工具，只是實際生活並未全然加以運用。由於頻寬、安全、完整性、優先順序，以及延遲等考量，大家仍傾向使用特定媒介來完成特定的目的。例如語音電話、娛樂資料、安全，或節能等功能所使用的傳輸方式並不相同，某些傳輸方式可能較為穩定，但不一定擁有相同的頻寬。必須在品質、安全與整合性等方面進行取捨。

家用電子的傳輸及通訊功能，勢必普及於各個家庭，而且還會逐漸加入更多功能。除了當紅的娛樂功能之外，將來還會有更多功能進入智慧家庭。

家庭安全

雖然普及率不能算很高，但很多家庭安裝了安全系統。為了確保安全，一般安全系統在製造及安裝等方面皆遵循嚴格標準，而且為了維持安全，大多無法與家中其他裝置整合，而且即便是特定類型的裝置，不同製造商生產的產品之間也大都無法直接替換。

《圖五　安全系統的連結》

然而，雖然安全系統缺乏整合性，它卻具有技術已臻純熟的優勢。譬如其中的感應器材，其實也可傳輸資訊給其他設備，雖然目前沒有實際施行，但是相關技術已經存在，可以馬上運用在其他部分。

家庭醫療保健

未來的智慧家庭也可以創造醫療保健及遠距照護環境。目前市面上已出現各種可以照護家中老殘人士的醫療系統及設備，如此一來就不必強迫他們棲身安養院或照護中心。這種監控的功能已經可以自動解讀護理對象的健康程度、甚至正在進行的活動，取代早期必須投入的大批人力。未來的家庭保健功能應該再加入新的資訊傳輸概念，以減少醫護人員探視次數，並且再加入診斷的功能，讓被看護的對象可以在病情急速惡化之前，先做好預防工作。如圖六所示，遠距照護系統可善加利用感應器與各種設備，確認照護對象是否正常活動。

《圖六　智慧家庭醫療保健系統》

帶動這項功能發展的主要因素，就是老年人口漸增、而降低看護成本的需求相對應提高。畢竟，住在自己家裡的費用，遠低於照護機構或醫院的收費。

目前市面上這種類型的設備依然有限，像具備感應能力、藉由偵測家庭個人活動來判定健康狀況的系統，雖然已經在進行測試，但是尚未實際進入家庭應用中。雖然目前不同廠商製造的系統之間並不相通，不過大型的醫療保健設備廠正進行多項創新方案，例如 Continua 聯盟就著重於製造可以互通的系統與設備。

《圖七　家電系統的連結》

家電裝置

在智慧家庭中，家電等裝置具有穩定性高的優勢；只要能避免設備突然故障、臨時需要維修的狀況，生產商就能建立起實用的營運策略。對熱水器這類的裝置，穩定性顯得特別重要，因為熱水器只要設定不當，就可能無法充分使用燃料，某些情況下還會產生致命的一氧化碳。廠商可以監控熱水器或其他家電設備功能、確保數值正常，以提供更優異的服務品質，並協助客戶降低能源使用，而且成本並不高。

《圖八　部分系統可進行能源管理監控》

能源

能源監控功能的核心是智慧型電錶，它可將數據回傳給能源供應商以及客戶。這項功能的發展重點應該在於統一數據回傳的形式，可讓能源業者或任何授權機構都能自由讀取電錶資訊。

另外，如何增強互聯能力與擴大應用範圍，也是這種監控功能的發展方向之一。隨著智慧家庭的設備和功能漸增，現在最大的挑戰是如何讓設備間互相進行控管、分散負載、降低控管次數，並依然能夠回饋給使用者詳細的資訊，而且這些功能未來只會愈來愈重要。由於處理器成本持續下降、功能持續增加，各廠商得以用更低廉的價格推出各種智慧家庭所需的設備，不過，各種不同的網絡及傳輸方式將更加複雜；圖八所表示的網絡連接方式，只是簡單的範例！

居家系統

以上許多功能只是區域內各種裝置間的資訊傳遞，但是真正的智慧家庭還具備了回報溫度、濕度、門窗、房間是否有人、門口訪客身分，以及其他各種資訊的功能。

目前像 Lonworks、Konnex及Echonet等居家系統，皆以單一產品領域為基礎，整合其中各種裝置的通訊指令協定。因此，雖然有不同的居家系統，但背後的運作模式倒是十分相似。

複雜度與協同作業能力

目前大部分廠商，都只針對自家產品功能，發展該領域內的互聯功能與解決方案，卻導致造成資源無法共享，反而效率不彰。隨著技術持續發展，以及前述的整合趨勢，若能改善領域各自閉門造車的現況，對智慧家庭的應用與推廣將有很大助益。

例如，簡單的感應器就可應用於不同產業：對節能功能而言，如果房間是空的，就能暫停空調來省電；對保全功能來說，可藉此了解房間是否有人，並依情況執行保全工作；對醫療看護功能而言，則可辨識病患位置及活動能力；而居家系統則可在確認房中無人後自動關燈。單是一種感應裝置，我們就可以馬上提出四種應用方式，而它的應用範圍其實是可以繼續擴展的。

為了創造最佳化的智慧家庭，各項功能必須互相整合成單一的大系統。真正的智慧家庭，需要針對不同的需求，建立相關的優先處理順序。例如家庭看護等功能，儘管需要高度的資料完整性，以及快速的反應時間，但這些未必仰賴高速頻寬通訊；相對地，有些功能可能需要非常大的頻寬，但不需要高度的資料完整性，系統就必須視情況進行調配。舉例來說，對於裝有心臟監測器的家庭，節能功能就需要隨時維持室內溫度恆定，就算帳單未繳也不能停止空調運作；而就算娛樂功能需要大頻寬，偶爾損失一、二個畫面倒還可以忍受。

而智慧家庭的風險在於，如果各項功能的互聯架構不夠完整，就無法預測各功能之間協同運作的能力。這種潛在的不穩定，是推動智慧家庭的最大障礙。

我們無法強迫推動統一的智慧家庭系統，也不可能要求所有廠商重新發展彼此相容的設備。其實部分產品類別，特別是電腦、IT、娛樂、廣播以及通訊等，已各自擁有高度的互聯性，甚至有些類別底下的廠商已經開始相互整合，投入大量時間、配合客戶需求建立一致標準；居家系統的廠商也已投入標準化工作。必須設法以公開透明的原則，結合現有成果。

在現有成果中，其中一項對發展較為有利的訊息，就是在瞭解與建立系統的過程中有許多相似之處，而且也可以採用許多共通技術，例如網際網路通訊協定、Web 2.0以及XML。

2001年成立的應用家庭聯盟（TAHI），便以前述共同點為基礎。TAHI於初期成立工作團體，針對家庭服務市場，探討網際網路與通訊應用。但問題也很快浮上檯面：如何提供服務、指定服務需求、控制服務使用的設備，以及如何決定服務品質等，都沒有統一的標準，造成溝通上的困難，也成為整合各類別功能的主要障礙。

由TAHI開發的TAHI開放式架構，指定了各種設備與控制方式、服務設定、服務供應鏈的內容，以及各廠商與服務之間的依存關係。

協同作業規範與需求

TAHI也檢視各種功能，特別是能源與醫療保健，並瞭解在創造智慧家庭設備互聯功能之前，必須先建立的架構、設定全球規範，才能真正讓各種功能互相配合運作。這些規範有 6 項基本的主要原則：

• (1)解構服務供應鏈：對於任何服務或應用而言，應當先釐清服務供應鏈的組成要素及之間的依存關係。（包括服務品質、延遲、頻寬、可靠性、安全、加密、DRM，以及其他項目）。





• (2)服務內容：應當針對特定服務內容制定一組評判與敘述的標準規範，才能統一對裝置、系統、應用，以及服務的認知方式。（服務內容的定義、功能、屬性、參數及所屬的網絡及系統，是否屬於應用的一部分，及監控與操控方式等）。





• (3)聲明：對任何系統、通訊協定或規格而言，應描述其物件特色、屬性以及互相作用的方式。（提供服務內容資訊時，應以預先定義、適合且清晰的表格呈現）。





• (4)服務代理人（service agents）：任何服務與應用，應具備一組內建規範的智慧型代理人（intelligent agents，與各種服務與應用程式大致耦合），建立、維持端對端的服務供應鏈，並偵測與解決協同作業衝突，其中包括探索、報告、管理所有服務需要的實體和物件可用性，以及監控並維持服務或應用的功能。（可能負責啟動服務或應用，監控、操控運作中的服務或應用，或提供並終止已完成的服務或應用）。





• (5)應用模式：對於普遍的應用，應該擬定應用模式，並可利用中介軟體進行說明。此外，應用模式可以互相結合，以建立服務或更廣泛的用途。（提供一組模式/範本，以中介軟體的方式，敘述任何應用）。





• (6)非實體服務：任何的供應鏈中的廠商、服務內容，以及服務代理商，都可以在遠端提供服務。各種功能的應用可由遠端驅動，各種設備也可獨自指定服務或應用。（用於遠端管理、故障、系統診斷以及其他功能）

《圖九　典型的服務物件與可能的敘述》 - BigPic:799x390

TAHI認為，只要統一以上6項基本規範、並加上一些細部注意事項，就能架構出一個具高度互聯性的智慧家庭，讓任何現有及未來將出現的新設備都能夠相互溝通標準和規格，進而實現跨類別整合能力，讓任何家庭都可以享有安全穩定的智慧家庭服務。由於架構本身具備抽象特性，因此研發者依然可遠端模擬各種服務與應用的組合模式，甚至先行預測可能的錯誤，並提前修正。

《圖十　抽象概念圖》

市場契機

一般預測，在不久的將來，就會有10億組智慧家庭系統開始運作。不過這不是指那些預先設計要在家中設置各種智慧功能的家庭，而是指有裝設具備智慧功能設施、並另外委請服務供應商在家裡安裝各項智慧型應用、服務與系統的家庭，而業者也有信心確保自身系統與服務能順利搭配現有設施運作。所有產業均可利用協同作業架構標準，因應更多不同的家庭需求，市場潛力不可限量。

TAHI計畫讓CENELEC採用其標準，以建立不同系統的互通性，因為這是現有最開放且快速的標準。整個架構將以統一規範為基礎，但同時考量各種功能與類別之間的異同；其中還將特別考量所有IP與Web的功能，因為IP與Web應用日漸增加，在未來可能成為許多現有問題的解答。

TAHI的企圖心會不會太過強烈？是否不自量力，試圖完成不可能的任務？其實，各界都需要有人發聲，結合所有進行中的工作成果，共同建立務實規範，設定各種需求。對於解決方案已發展成熟或接近成熟的領域，不能任意插手或干涉。但是，例如能源之類尚未有任何成果的領域，只要設定架構的腳步夠快，就可確保未來的該領域的研發成果符合架構標準。不過，在大多數狀況下，我們的任務是確保現有工作成果能利用架構，創造與其他功能相結合的應用方式。

那又憑什麼說我們有信心完成將架構標準化的目標？TAHI是相當特別的組織，成員來自各不同產業，也支持TAHI的目標。這些成員擁有非常豐富的知識，其中也有成員同屬於ISO/IEC或CENELEC，多年來致力於智慧家庭架構標準化工作，瞭解成功推動標準化所需的策略。

如果建立了各種功能都可以互通互控的智慧家庭標準，究竟會帶來什麼好處？最直接的影響就是市場將更為開放，任何服務供應商都能（在住戶允許之下）檢視家庭狀況，評估家中各項裝置的應用，並立即使用現有的可能資源，建立新的服務與應用。另外，無論是家庭設備，還是提供智慧功能的嵌入式裝置，相關市場都將因此成長。至於成長速度則取決於裝置互相配合運作的難易程度，而這也就是 TAHI 推動智慧家庭統一架構的動機。

---作者為Telemetry Associates Limited協理暨首席顧問；本文出自ARM Information Quarterly雜誌---