物联网概念下的程序设计

yesdayoncemore

[导读] 各种生活中看似寻常的对象，正被尝试赋予连网的能力，而能和外在环境互动，提供许多有趣的应用可能性，然而，要建构出各种应用、落实在生活中，还是得倚靠软件。

各种生活中看似寻常的对象，正被尝试赋予连网的能力，而能和外在环境互动，提供许多有趣的应用可能性，然而，要建构出各种应用、落实在生活中，还是得倚靠软件。

物联网(Internet of Things)」是最近另一火红的名词。在市场上，有愈来愈多的装置、设备，打着物联网的名号，纷纷快速推出。什么是物联网呢?简单来说，传统的互联网，连上网的都是计算机，不论是大型还是小型，通通都是计算机，所以基本上是个计算机网络。

随着技术进步，大家都知道连移动电话也都具备上网能力了，这是因为现在的智能电话，里子其实也都是计算机，这都是拜计算机技术进步之赐。之后，连电视也上网，所以我们有了智能电视这个名词，而本质上，智能电视也是计算机。

透过各种装置连网的机会，已经大幅提升

即使这些外观上不是计算机的连网装置本质上都是计算机，也因此得到了连网的能力，但是在普遍的认知上，他们还是我们所熟悉的生活中的常见对象。透过一些对象渐渐获得了连网能力后，只有计算机才能连网的概念及界线逐渐变得模糊。

而接下来，几乎可以预测的是，会有更多更多在我们生活中的对象或装置，都会被赋予连网的能力，而且透过连网的能力，可以因此创造出更多有潜力的生活应用。

举例来说，在医院中做一些基本的健康检查，会需要量测身高、体重、血压、……等等数据。传统的方式，由护理人员量测后，记录于纸本之上。但是试着想象一下，当这些量测仪器都具备连网、连网传送数据的能力之后，当受检者完成检验的同时，这些数据已经自动传送至中央数据库中，并且和受检者的身份关联在一起。少去了人工操作，不但整个程序更快速、也不容易出错。

各种在我们生活中现在看似寻常的对象，像是电灯、电器开关，在获得了连网能力，并且足以和外在环境互动时，的确极有可能提供许多有趣的应用可能性。也因此，在「物联网」口号喊的震天价响的同时，也正有各种不同型态的对象，正被尝试赋予连网的能力，同时构思进阶的应用。

物联网的大方向看起来是确切了，在过去的几年里，连网手持装置数量的大幅提升，让在消费市场中为主的个人计算机，在消费者生活中逐渐的不再居于中心的位置。许多人除非工作，否则已经不太使用个人计算机，因为，他们的需求，绝大多数都可以被平板计算机或是手机所满足。这是使得平板计算机及手机销售数量持续提升的原因。

在过去，个人计算机是我们接触信息、操作所有设备的中心点，渐渐的，这个角色已经被手持连网装置所取代。

例如，假设你家里有 Apple TV，过去你的音乐档案可能储存在计算机里，然后想要播放时，再从计算机连至 Applet TV 播放出去。但现在，很有可能你常听的音乐都在手机上了，你会想直接从手机送至 Apple TV 播放，而不会再想打开计算机。

除了手持装置的数量大幅提升、而且愈来愈重要之外，另一个可以看到的变化是，连网装置的数量也会开始持续增加。伴随着个人计算机数量成长的消退，手持装置会成为用户要操作这些连网装置时的主要接口之一。

物联网对于软件应用架构的冲击

物联网的重心仅在硬件装置吗?其实，在物联网的应用里软件也很重要。虽然，物联网实体上必须倚靠诸般硬件装置部署到使用端去，但要建构出各种应用、落实在生活中，还是得倚靠软件。而在物联网的应用架构下，对于软件开发的生态，又会有什么样的改变呢?我想这是身为程序设计者会关心的议题。

首先，在连网的对象端，我想，初期许多小型的对象都不会拥有实际连上 Internet 的能力，而是透过另一个网关(gateway)装置来连网，这些小型对象并不直接连上 Internet，因为要连上Internet 所需的计算资源太过沉重了，所以真正连接 Internet 的能力，会被放在网关装置里，而诸般小型物件，则以一个更轻量级的通讯协议(例如，在蓝牙之上，再建构的应用层级协议)，来和网关装置相互连接，并且透过网关装置对外连网。

在这种架构之下，一个网关装置可以对应多个小型对象，除了具备管理这些对象的能力之外，同时也提供了这些小型对象对外连网通讯的能力。

这个网关装置会是个运行典型操作系统的装置，我想实务上这几年可以看到的，会是以嵌入式 Linux 为主。接下来的短期内，网关装置应该还是会有重要的角色，因此，在建构一个物联网的应用里，在网关装置上开发软件，会是一个必要的工作。而这一块，就会和传统上开发嵌入式 Linux 软件差不多。

除了网关装置之外，一些比较「重量级」的装置、也就是具备较高阶计算资源装置，就不需要网关装置的辅助，自身即具有连网及计算的能力，像是机顶盒、智能电视、……等等，其操作系统除了 Linux 之外，也有可能是 Android 。

装置与云端上的软件应用，影响力大增

在物联网的软件组成里，还有一个重心是在手持装置端。

物联网中的对象，大多可能都不具备显示的接口，甚至也没太多输入的控制途径。那么，要怎么和它们互动，像是取得信息、以及做控制呢?手持装置会是最重要的途径，因为，手机或平板会成为使用者面对物联网中装置的最主要终端，个人计算机反倒不是。

因此，当我们在建构一个物联网的应用时，终端的界面应该都会先以手持装置上的 App 为主，个人计算机上的软件反而可有可无，即使是有，优先级可能也会比较低。

实际上，手持装置上的 App 凌驾于个人计算机应用软件的这个趋势，会是一个很重要的变化。之后和使用者互动的终端，势必以手持装置上的 App 为主流了。

在个人计算机上，不论是传统操作系统上的原生应用软件，或是网页型态的服务，都会因为个人计算机角色的弱化，而将部份重要性移转至手持装置上的 App。

除了手持装置 App 的重要性会再持续提升之外，云端上软件的重要性，在物联网的体系下，也只会显得更关键。

原因就在于，物联网中的对象，除了让用户透过手持装置和其互动之外，更多的时候，这些对象之所以要连网的原因，不单只是为了让用户透过手持装置与其联系，而且更重要的是，它们得以和云端上的服务交互运用。像是将它们所收集到的信息，上传到云端的「数据库」里，或者是从云端的服务取得它们被设置的组态，因而得以依据这些组态，控制它们自身的行为反应，以符合组态设定。

另一方面，即使物联网中的装置拥有连网的能力，但不意谓着他们必然拥有高阶的计算能力──在整个架构里，真正有计算能力的，是在云端服务这一层。

举例来说，若是有一套连网的人脸辨识门禁管理记录系统，在拍摄装置欲进入者的脸部图像后，拍摄装置可能即将图传传送至云端，由云端上的辨识系统从云端上允许进入的人脸数据库中进行比对，并且计算是否相符，最后，响应门禁装置是否授权进入。

从上述的例子就可以说明，云端的服务在对象网的架构中有多重要，因为，云端才是拥有大多数计算资源、提供大多数计算服务的所在。而手持装置也会透过云端的服务，得以和对象相连接，以进行状态取得及相关的控制。因此，整个云端，才是物联网的中心。

整体而言，物联网应用下的程序开发，手持装置的应用程序，以及云端服务的开发会扮演关键的角色。对于程序开发人员，若有志于此，更可把方向往此设定。