區塊鏈
借力區塊鏈技術 物聯網應用安全有感升級
其中一些應用呼應了比特幣區塊鏈先行者最初的想法。1991年,Bellcore的Stuart Haber和W.Scott Stornetta發布了一篇論文,成功地預言了區塊鏈的到來,並提議採用一個完整的加密簽名區塊鏈,以便使相關文檔採用的時間戳記和其他憑證可以設置為防篡改方式。偽造時間戳記的唯一方法是再創建一個新鏈,並以某種方式說服使用者這是合法的記錄。雖然理論上可行,但實際上卻是一個繁瑣的過程,在許多參與者都有自己原始副本的情況下,成功率非常低。
支援分散式帳本 資料安全有保障
進行某些活動需要不可撤銷的事件和交易驗證,區塊鏈能夠提供儲存這些資料的方法,並且以一種不需要中央安全資料庫的方式來儲存資料,然而傳統上卻必須仰仗這些。現代區塊鏈透過支援分散式帳本而不再需要單一的資料庫。
在須要採用分散式帳本的應用中,任何參與者都可以持有自己的相同副本,並且透過區塊鏈協定在幾分鐘內,甚至更短的時間接收更新。對於駭客來說,篡改現有記錄非常困難,因為有這麼多用戶擁有自己的副本,並且出於一致性考量,還可以檢查任何導入的更新。
目前,企業和政府都在探索區塊鏈和分散式帳本技術的潛在價值。例如,愛沙尼亞政府已經採用了一種分散式帳本,讓公民能夠檢查官方記錄,並確保即便是部門內的惡意員工也不能篡改這些記錄。
供應鏈的參與者須要驗證他們製造和發運產品的真實狀況,現在他們也開始採用區塊鏈和分散式帳本來確保交易記錄的安全。這些產品從咖啡豆等簡單商品一直涵蓋到鑽石等更珍貴的物品。
善用分散管理功能 運用資料更有效率
物聯網(IoT)和區塊鏈共用了一些關鍵特性,使它們互相彌補而成為能夠支援安全服務的技術。與分散式帳本一樣,物聯網的基本原則是分散管理,沒有單一故障點。網路上的每個裝置都會根據可用的資料做出即時決定,如果遇到故障,就會集中工作去解決。同樣,區塊鏈也避免了集中式資料庫所面對的問題,如果核心伺服器出現故障,整個系統將面臨風險。
區塊鏈和分散式帳本可以用來管理物聯網裝置,這個過程涵蓋裝置製造之初到被分解和零元件回收之時。例如,當工廠製造物聯網裝置時,可以在相關的分散式帳本中為其提供條目,購買者可以採用這個不變的記錄來驗證其擁有一個合法的裝置,並且在區塊鏈上有一個新條目,聲明對該裝置之所有權。在須要讓裝置終止服務時,區塊鏈將被更新以聲明該裝置不再採用。任何進一步採用該裝置的嘗試,包括可能的駭客試圖侵入系統,都可以對照區塊鏈進行檢查,然後將其與網路隔離。
採用分散式帳本,不須要仰仗單個供應商來維護可靠的資料庫。只要有與區塊鏈交互的系統,那麼就會有帳本的副本,使用者可以確保記錄是完整的。無須將交易僅限於啟動、購買和刪除,區塊鏈可以支援新的業務模式,例如出租服務,甚至是暫時移交裝置。
例如,在農業應用中有一種可以為同一地區的各式各樣農場主承擔任務的自動曳引機。當一個農場主付錢租用曳引機時,會行駛到其田地並一直工作到租期結束。隨著狀態的每一次變化,曳引機都會更新區塊鏈,以表示它做了什麼,為誰工作。在每個階段,曳引機都可能與雲端服務交互,與這些服務相關的區塊鏈上的條目確保對特定的農場主收取相關費用,於是能更加靈活地分配可用資源,並減少各個農場主的資本投入。
醫療物聯網
醫療物聯網是另一個可以利用區塊鏈技術之領域,尤其是近年來出現更複雜的醫療形式。比特幣需要所有參與者能夠看到所有交易的能力。資料是匿名的,有了足夠的外部資料,就可以分析比特幣區塊鏈上的支出模式,以識別個人以及他們是何時進行的交易。醫療保健立法要求保護隱私,須要避免採用完全開放的區塊鏈。於是就要使用授權區塊鏈。
使用者授權可分級
在授權區塊鏈上,有不同的訪問級別,只有授權使用者才能查看任何分類帳本資料。還有更多的許可權控制層面,可以在不影響區塊鏈抗篡改能力的情況下保護其各個部分。在這樣的區塊鏈中,只有具備正確憑證的醫生才能看到患者的詳細記錄,而保險公司就只能看到這些記錄的其中一部分。當一個物聯網裝置將心率和其他生物資料上傳到區塊鏈時,透過適當的金鑰對記錄進行簽名以鎖定每個項目。
比特幣應用區塊鏈 降低耗能成為關鍵
儘管區塊鏈概念顯示出在物聯網中的美好應用前景,但也需要一些相應的支援技術來進一步改進。對比特幣和其他網路貨幣的主要批評在於其能源的大量消耗,這是由於協定在不受信任的參與者進入信任網路時要確保信任,而參與者中許多可能是惡意的。
比特幣協定採用工作驗證以確保參與者相信儲存在區塊鏈中的更新。任何貨幣系統都具有一種可能,惡意使用者可以將虛假交易放入區塊鏈,並有效地盜取用戶的錢。比特幣仰仗於許多用戶之間的共識,能夠避免出現這種問題。只要這些用戶彼此獨立,他們就更有可能在真相基礎上集體達成共識,而不受欺騙。然而,此類網路中的一個漏洞是,如果用於處理更新的運算資源一半以上落入某個用戶之手,原則上,他們可以開始進行其他人無法阻止的虛假交易。這就是為什麼比特幣的工作驗證是一種運算密集型散列演算法,其運算水準也需要根據部署在比特幣網路上的運算能力定期調整。對於單個用戶,為了獲得對網路的控制權,他們須要部署大量的運算引擎,而回報卻非常有限。
用戶在完成更新任務時將獲得比特幣供應,這維護了獨立的比特幣「礦工」的利益,並有助於確保任何單一用戶都無法控制網路。如果一個用戶真的獲得了控制權,他們會得到大部分被挖掘的比特幣。但隨著參與者退出,區塊鏈本身將很快失去價值,他們對運算資源的投資將只有非常低的回報。因此,比特幣的架構設計是鼓勵廣泛的資源配置,反過來說,這些資源又提供可信賴。然而不幸的是,由於採礦界的競爭,工作驗證(Proof of Work)演算法也導致了很高的環境成本。
其他區塊鏈則不須要承受這種環境成本。區塊鏈技術效能的關鍵是在參與者之間達成共識。認識到這一點,就能夠開發新的技術,透過增加對更傳統認證形式的支援,避免了與工作驗證相關的運算成本。例如,權威驗證採用安全憑證讓參與者顯示具有訪問區塊鏈所需的級別。在這個系統中,有些使用者是驗證者(Validators)。他們取代了礦工,因為他們被批准能夠對區塊鏈進行更新。要成為驗證者,須要向一個根授權節點驗證他們的身份。這類系統與支援協定所涉及的身份驗證技術並無不同,如網路上的安全通訊端層(SSL)和傳輸層安全性(TLS)。然而,這樣的系統可能會受到駭客的攻擊,他們的攻擊目標是根授權節點或特定的驗證者。
透過隨意選擇參與者來進行更新,重要嘗試工作驗證(Proof of Stake Attempts Work)可以免除對已知驗證者的可能攻擊。為了降低惡意呼叫概率,只有在過去取得足夠數量的有效交易使用者才會有資格從中選擇。由於在區塊鏈中儲存有重要資料的使用者不希望其貢獻無效,因此系統能夠確保高級別的可信度。
區塊鏈高速發展 物聯網應用成熟
區塊鏈現在已是一種快速發展的技術,其普及的範圍也越來越廣,因此目前也正在開發其它的系統,以滿足不同的需求,提高彈性水準,並支援高的可信任度。有一組安全架構現在已經成熟,並可用於新型物聯網應用。這些成果將促進開發新的商業模式,並能夠使部署在與物聯網基礎設施中的智慧型裝置得到最好的利用。
(本作者任職於貿澤電子)
萬物聯網帶動OTA需求 技術搭服務配套不可少
物聯網風潮大舉擴散,除了各種聯網消費性電子產品需要不斷進行韌體更新,以添加新功能或防堵安全漏洞外,汽車、工業設備走向聯網之後,也出現同樣的需求。有鑑於此,Over the Air(OTA)更新成為一個各家科技業者都必須思考的問題。但由於OTA更新功能不只需要一定的技術能力,更是一個必須長期經營服務,因此硬體業者很難光靠自己的力量發展出符合客戶需求的OTA整體解決方案,也使得專業OTA廠商成為一個進入門檻相當高的新興行業。
OTA更新處處是細節
科絡達執行長吳柏儀(圖1)指出,在萬物聯網的風潮帶動下,OTA更新勢必成為大多數聯網裝置都必須支援的功能,從聯網車、產業用設備到消費性電子產品,都需要OTA更新。但OTA其實牽涉到很複雜的技術,而且這項業務本身是個服務,因此進入門檻其實很高。包含科絡達在內,目前全世界也僅有8家專門經營OTA業務的業者。
圖1 科絡達執行長吳柏儀指出,OTA是一門技術加上服務的生意。服務對專業OTA廠商來說非常關鍵。
就技術面來說,一般提到OTA更新,業界多半都認為只要透過有線/無線網路把新版本的韌體檔案傳送到目標設備,然後刷新設備上的韌體映像檔,事情就結束了。但OTA更新其實沒有那麼單純,很多硬體設備用來存放韌體的記憶體空間其實很小,因此,OTA的Agent程式碼要寫得非常精簡,這就是一個技術考驗。
此外,檔案壓縮也是OTA的關鍵技術之一,一般硬體設備的韌體更新可能只有數十KB,但如果是車載資訊娛樂系統的更新,因為牽涉到圖資這類大型檔案,因此每次更新的檔案大小可能動輒數百MB,等未來高解析地圖(HD Map)普及後,GB等級的資料更新,將成為家常便飯。但檔案越大,傳輸失敗的機率也越高,如果沒有良好的壓縮技術,OTA失敗的機率會很高。
為了減少需要傳輸的檔案大小,還有一種名為差分更新的技術。例如原本設備上的韌體版本1.0大小為2GB,韌體版本2.0則是4GB,按照一般的OTA思維,就是把4GB的檔案全部下載到目標裝置,然後把韌體刷新到2.0版本。但如果1.0版本跟2.0版本之間有2GB檔案內容是完全重複的,為何要重複傳輸?差分更新就是針對這個問題所發展出來的技術,支援此功能的OTA Agent會掃描跟比對新舊韌體版本間的差異,然後只下載新的檔案,進行部分更新。
最後,對於汽車跟產業/工業類設備,理想的OTA更新必須做到無縫轉移,不能讓設備或車輛為了更新韌體而停止運作。這意味著設備上的記憶體必須切割成兩個區塊,在舊版本韌體持續執行的同時,新版本韌體已經下載並安裝在另一個區塊,安裝就緒並確認無誤之後,設備就可以直接切換到新版韌體繼續運行。保留舊版本備份還有另一個好處,萬一新版本韌體切換過去之後出現問題,設備還可以直接回溯,回去用比較穩定的舊版韌體。
吳柏儀指出,上面所提到的OTA功能,對專業OTA廠商來說都很基本,因為這是車廠、工業設備跟部份消費性電子產品客戶所需要的。但一般來說,半導體廠商提供的OTA方案,大概都只具備最陽春的功能,有些則已經支援記憶體切割這類比較先進的功能,但還是不夠完整。因此,對設備製造商來說,半導體業者提出的OTA方案基本上是不能用的。而這也是像科絡達這種專業OTA廠商能夠生存的利基。
事實上,目前很多晶片商雖然也投入資源研發OTA功能,但團隊規模通常不大,科絡達則有數十名工程師專注在OTA的研發上,因此在解決方案的細膩程度上完全不同。另一方面,要做OTA,最重要的是要釐清終端產品到底有哪些環節或子系統需要OTA,進而開發出對應的全套方案。
在某些產業,晶片商是不太會直接跟設備製造商接觸的,例如汽車產業,晶片商是Tier 3供應商,主要面對的是生產汽車子系統的Tier 2或Tier 1業者,但真正主導OTA規畫的是車廠。科絡達在汽車領域,主要往來的是車廠,因此對車廠的OTA需求,常常比晶片商來得更深入,也因為這樣,才能開發出車廠想要的OTA方案。
消費性設備OTA需求五花八門
除了汽車跟產業用設備之外,現在絕大多數的消費性聯網裝置也都支援OTA功能。以科絡達自己的經驗為例,像智慧電視、智慧音箱、家庭閘道器、智慧穿戴裝置的OTA服務,都有跟客戶合作的實例。
吳柏儀表示,基本上,只要是聯網裝置,就會需要OTA功能。不只是為了提供新的功能,同時也是為了讓系統更安全。這個概念業界普遍都能接受,因此該公司在這方面有相當多的客戶。
不過,消費性產品五花八門,對OTA的需求差異很大。有些只需要應用軟體更新,有些則需要對作業系統等底層軟體/韌體進行更新,這使得OTA解決方案的設計需要非常有針對性。像小米手環的OTA更新方案,就是科絡達跟小米合作開發的。
事實上,OTA這門生意不只賣技術,更要賣服務。如果沒有幫客戶打造能滿足其特定需求的OTA方案,是不太可能作成生意的。因此,OTA廠商不只是技術公司,更要是一家服務公司,才有能力提供對的方案給客戶。
在消費性領域,科絡達最常遇到的問題是本地端設備上搭載的記憶體空間不夠大,因為消費性產品常常有很嚴格的成本考量,不太會搭載太多記憶體空間。因此,除了負責OTA功能的Agent要寫得非常精簡之外,還會使用很多其他技術,例如串流。
在記憶體空間不足的情況下,本地端只下載一部分必要的軟體程式碼,至於資料或是塞不進記憶體的部分,則是在需要的時候呼叫伺服器,用串流的方式提供。不過,吳柏儀還是建議,考量到OTA需求,硬體製造商在記憶體容量方面,還是要多考慮。本機端的記憶體容量不是現在夠用就好,還要為將來的OTA需求做些準備。
導入區塊鏈提高安全性
展望未來,資安會是所有聯網設備都必須面對的問題。OTA業者身為產業生態系中的一份子,自然也要有所準備。針對資安問題,科絡達的想法是利用區塊鏈(Blocktrain)技術來增加對抗駭客攻擊的防禦能力。
以汽車ECU更新為例,目前的資安防護手段是使用公開金鑰(PKI),只要駭客攻破PKI,就可以任意更新汽車的ECU,這是相當危險的情況。但如果改用區塊鏈,加上所有的車輛都聯網,當一台汽車遇到駭客攻擊,被植入有問題的韌體時,因為Hash值無法跟其他汽車的韌體串接起來,因此受到攻擊的車輛馬上就可以知道自己遭到攻擊,並向後台提出警告,要求提供正常的韌體版本。
吳柏儀透露,以區塊鏈為基礎的汽車OTA更新,目前正在進行概念驗證(PoC),倘若進展順利,很快就會提供給車廠進行測試跟驗證。
十大策略科技相繼啟動 數位商業/生態系逐步成形
雖然科幻小說常把AI機器人描寫成反派角色,現在卻有些科技巨擘將之用於安全領域,例如微軟、Uber等公司利用Knightscope K5機器人來巡邏停車場和大型戶外區域,藉此預測並防範犯罪。這些機器人能讀車牌、回報可疑活動、收集資料並回報車主。
這類由人工智慧驅動的機器人都是「自動化物件」的實例之一。自動化物件是Gartner 2019年十大策略科技趨勢的其中一項,這些趨勢極有潛力在未來五年內,帶動大規模突破式創新並帶來商機。Gartner副總裁暨傑出分析師David Cearley指出,在未來,無所不在的智慧裝置將成為數位商業和生態系之基礎,提供人們越來越具洞察力的數位服務,稱之為智慧數位網格。
.智慧
幾乎所有既有科技都具備人工智慧,並創造出全新領域。
.數位
結合數位和實體世界,創造出沉浸式的世界。
.網格
創造個人、企業、裝置、內容和服務群體之間不斷擴大的連結。
以下為Gartner 2019年十大策略科技趨勢預測,著重於正在變遷或尚未廣泛受到注意,且將在2023年前影響產業並帶動轉型的趨勢。
自動化物件
不論是汽車、機器人或農業,自動化物件都可利用人工智慧來執行傳統人力進行的任務。智慧程度或許有所差異,但所有自動化物件都能利用人工智慧,以更自然的方式與周遭環境互動。自動化物件將以五種類型存在:
.機器人
.汽車
.無人機
.電器用品
.虛擬世界的代理人
這五個類型將存在於四種環境:海洋、陸地、空中與數位世界,它們運作時的功能、協調性和智慧程度都有所不同。舉例來說,它們的範圍從需要人為操控的空中無人機,到能在田間完全自主作業的農耕機器人。這替未來可能的應用勾勒出一幅廣大的藍圖,從潛在到所有垂直應用、服務和物聯網物件都將結合某種形式的人工智慧,使流程或人類的行動實現自動化或增強,例如無人機群(Drone Swarm)這樣的協作型自動化物件,將逐漸推動人工智慧系統的未來。
Gartner建議針對企業組織或顧客環境裡所有實體物件,探索人工智慧自動化功能的可能性,但自動化物件不像人腦具備決策、智力或廣泛學習的能力,因此必須謹記定義這些裝置的用途時範圍越窄越好。
增強分析
資料科學家現在有越來越多資料可以準備、分析和分類,從而得出結論,但考慮到資料的數量,將難以探索所有的可能性,這意味企業可能會因為資料科學家無法探究某些假設,錯失關鍵洞察力。
增強分析代表的是第三波的資料和分析功能,即資料科學家可以利用自動化的算法來探索更多假設。資料科學和機器學習平台已經改變了企業產生分析洞察力的方式。增強分析能辨識隱匿的模式,同時排除個人偏見。雖然企業面臨在演算法中無意帶入偏見的風險,增強分析和自動化洞察力終將導入企業應用。
到了2020年,公民資料科學家數量的成長速度將是專業資料科學家的五倍。公民資料科學家利用人工智慧驅動的增強分析工具,讓資料科學功能得以自動化,以自動辨識資料集、發展各種假設並辨識資料當中的模式;企業將仰賴公民資料科學家,做為它們造就和擴充資料科學功能的方法之一。
Gartner預測到了2020年,將有超過40%的資料科學工作邁入自動化,使生產力得以提升且更加廣泛為公民資料科學家所使用。在公民資料科學家和增強分析之間,資料洞察力將更為廣泛地提供給整個企業組織,包括分析師、決策階層和作業人員。
人工智慧驅動開發
由人工智慧驅動開發,主要是思考哪些工具、技術和最佳實作規範可將人工智慧嵌入應用程式,從而為開發流程打造由人工智慧所驅動的工具。此趨勢隨著以下三個面向演進:
1.用來打造人工智慧解決方案的工具,正從鎖定資料科學家的工具(人工智慧基礎建設、人工智慧框架和人工智慧平台),拓展為針對專業開發人員社群的工具(人工智慧平台、人工智慧服務)。有了這些工具,專業開發人員就能將人工智慧所驅動的功能和模型注入某個應用程式,而無需專業資料科學家介入。
2.用來打造人工智慧解決方案的工具,開始因為人工智慧所驅動的功能而更加強大,能協助專業開發人員,讓與人工智慧增強解決方案開發相關的工作得以自動化。增強分析、自動化測試、自動化寫程式和自動化解決方案的開發,將加快開發流程,讓更多類型的使用者可開發應用程式。
3.人工智慧工具正在演進,從協助應用程式開發(AD)相關功能的自動化,轉為增強商業領域的專業,讓應用程式開發流程堆疊裡實現更高層級的自動化活動(從一般開發到商業解決方案設計)。
市場焦點將從與開發人員合作的資料科學家,轉移到由開發人員利用以服務型態提供的預先定義模型來獨立作業。這讓更多開發人員得以利用這項服務,從而增加效率。這些趨勢也將使得虛擬軟體開發人員和非專業「公民應用程式開發人員」變得主流。
數位分身
數位分身指真實世界中某個實體物件、流程或系統的數位表徵,也可以予以連結,成為電廠或城市等更大系統的分身。數位分身並非新概念,它可以回溯到為物件或顧客線上檔案提供電腦輔助設計表徵的做法,但現在的數位分身有以下四點不同之處:
.模型的穩健程度,著重在如何支援特定商業結果。
.連結真實世界,有即時監測並控制的潛力。
.利用先進大數據分析和人工智慧來帶動新商機。
.能和假設的情境互動並加以評估。
目前討論數位分身的焦點在於物聯網,透過提供與維修及可靠度相關的資訊、提升產品效能的洞察力、新品資訊和增加的效率,以改善企業決策。企業組織的數位分身也逐漸崛起,創造組織流程模型以提供即時監控並優化流程效率。
更強大的邊緣運算
邊緣運算是一種拓撲,能將資訊的處理、內容的收集與傳送都保留在靠近該資訊來源處,主要是讓流量在本機進行可縮短延遲時間;目前這項科技的焦點放在物聯網系統的需求,為嵌入式世界提供切斷連結或分散式的功能。這種類型的拓撲可解決現今面臨的各種挑戰,包含廣域網路(WAN)成本過高和高延遲程度等問題。除此之外,它還能實現數位商業和IT解決方案的相關細節。
Gartner預測在2028年之前,於邊緣裝置嵌入感測器、儲存裝置、運算和先進人工智慧功能的數量將穩定成長。整體而言,智慧功能將移往邊緣處各式各樣的端點裝置,包括工業用裝置、螢幕、智慧型手機甚至汽車發電機。
沉浸式科技
2028年之前,對話式平台、擴增實境(AR)、混合實境(MR)和虛擬實境(VR)等技術,將帶領大家進入一種全新的沉浸式體驗。擴增實境、混合實境和虛擬實境展現了提高生產力方面的潛力,新一代虛擬實境技術甚至能感測形狀並追蹤使用者方位,混合實境則能讓人觀看並與世界互動。
到了2022年,70%的企業會嘗試將沉浸式技術應用於消費者和企業用途,而25%會用於生產中。從虛擬個人助理到聊天機器人之類的對話式平台,未來將結合經過擴充的感測頻道,讓平台可以根據臉部表情偵測情緒,強化互動時的對話能力。最後這項技術與思維將發展成一種體驗,透過電腦甚至汽車等數百種邊緣裝置與人類連結。
區塊鏈
區塊鏈是一種分散式帳本,其中的列表會不斷擴充,依時序排列出以加密方式簽署且無法撤銷的交易紀錄,並由網路中所有參與者共同分享。區塊鏈讓企業能追蹤某項交易,和不受信任的另一方合作而無需中介機構(例如銀行),這將大幅降低業務摩擦;在相關業務從金融領域起步之後,也已經拓展到政府機關、醫療照護、製造業、供應鏈等面向。區塊鏈有潛力能降低成本、縮短交易結算所需時間,還能改善現金流,目前也出現大量以區塊鏈為靈感來源、利用區塊鏈某些優勢和部分技術的解決方案。
雖然純粹的區塊鏈模型並不成熟,要擴充也有難度,不過企業應開始評估這項技術,因為Gartner預測到了2030年區塊鏈將創造3.1兆美元的商業價值。有些方案以區塊鏈為靈感來源但不採行所有的區塊鏈原則,它們能提供短期價值,但無法像純粹的區塊鏈那樣保證提供高度分散且去中心化的共識模型。
智慧空間
智慧空間是一種實體或數位環境,人類和科技系統能在這個開放且共同合作的聯網智慧生態內互動;隨著科技逐漸融入成為日常生活的一部分,智慧空間的市場正邁入加速期。而由人工智慧驅動的技術、邊緣運算、區塊鏈和數位分身等其他趨勢也開始順應這個潮流,從個別解決方案發展成為智慧空間。
智慧空間的演進圍繞著五大關鍵層面:開放性、連結性、協調性、智慧功能與應用範疇。基本上,智慧空間正由單一技術的發展逐漸轉為創造出協作式的互動環境。智慧空間裡範圍最大的例子就是智慧城市,結合了商業、住宅和工業社群,在設計上則是利用智慧型都會生態系統架構,串聯所有產業進行社會和社群協作。
數位倫理和隱私
消費者逐漸意識到他們的個資也具有價值,而且越來越關心公家單位和私人企業組織如何利用他們的個資,未能重視這個問題的企業,將面臨消費者反彈的風險。
不過,任何與隱私相關的討論,都必須以道德和信任為基礎。討論的主題應從「我們是否合乎規範」,拓展到「我們是否在做正確的事」。各國政府正積極規畫或通過相關法規,除了企業必須遵守外,消費者也開始小心保護或移除個人資訊。企業必須取得並維持顧客的信任才能成功,同時也應遵守內部價值,確保顧客覺得它們值得信任。
量子運算
量子運算(Quantum Computing)是一種以次原子粒子(例如電子和離子)的量子狀態來運作的非典型運算方式,以量子位元(qubit)為儲存資訊的單位。量子電腦則是一種具有指數級擴充性和高度平行的運算模型,可以從大型圖書館想像傳統和量子電腦之間的差異。
傳統電腦必須以線性方式讀取圖書館裡每本書,但量子電腦能同時閱讀所有書籍。理論上量子電腦能一次處理幾百萬個運算,若能以商業化形式提供價格親民且可靠的量子運算服務,將可帶動部分產業轉型。
量子運算在真實世界的應用,從個人化醫療甚至到模式辨識功能的優化。這種技術仍在新興崛起階段,表示現在正是企業應了解有哪些應用具有潛力的時機,並考量其中是否存在安全疑慮。除了少數幾家企業能藉由特定的量子運算法取得優勢,2022年前大部分公司仍將持續探索或之後再開始應用。
(本文作者為Gartner副總裁暨傑出分析師)
萬物聯網帶動OTA需求 技術搭服務配套不可少
物聯網風潮大舉擴散,除了各種聯網消費性電子產品需要不斷進行韌體更新,以添加新功能或防堵安全漏洞外,汽車、工業設備走向聯網之後,也出現同樣的需求。有鑑於此,Over the Air(OTA)更新成為一個各家科技業者都必須思考的問題。但由於OTA更新功能不只需要一定的技術能力,更是一個必須長期經營服務,因此硬體業者很難光靠自己的力量發展出符合客戶需求的OTA整體解決方案,也使得專業OTA廠商成為一個進入門檻相當高的新興行業。
科絡達執行長吳柏儀指出,在萬物聯網的風潮帶動下,OTA更新勢必成為大多數聯網裝置都必須支援的功能,從聯網車、產業用設備到消費性電子產品,都需要OTA更新。但OTA其實牽涉到很複雜的技術,而且這項業務本身是個服務,因此進入門檻其實很高。包含科絡達在內,目前全世界也僅有8家專門經營OTA業務的業者。
OTA更新處處是細節
就技術面來說,一般提到OTA更新,業界多半都認為只要透過有線/無線網路把新版本的韌體檔案傳送到目標設備,然後刷新設備上的韌體映像檔,事情就結束了。但OTA更新其實沒有那麼單純,很多硬體設備用來存放韌體的記憶體空間其實很小,因此,OTA的Agent程式碼要寫得非常精簡,這就是一個技術考驗。
此外,檔案壓縮也是OTA的關鍵技術之一,一般硬體設備的韌體更新可能只有數十KB,但如果是車載資訊娛樂系統的更新,因為牽涉到圖資這類大型檔案,因此每次更新的檔案大小可能動輒數百MB,等未來高解析地圖(HD Map)普及後,GB等級的資料更新,將成為家常便飯。但檔案越大,傳輸失敗的機率也越高,如果沒有良好的壓縮技術,OTA失敗的機率會很高。
為了減少需要傳輸的檔案大小,還有一種名為差分更新的技術。例如原本設備上的韌體版本1.0大小為2GB,韌體版本2.0則是4GB,按照一般的OTA思維,就是把4GB的檔案全部下載到目標裝置,然後把韌體刷新到2.0版本。但如果1.0版本跟2.0版本之間有2GB檔案內容是完全重複的,為何要重複傳輸?差分更新就是針對這個問題所發展出來的技術,支援此功能的OTA Agent會掃描跟比對新舊韌體版本間的差異,然後只下載新的檔案,進行部分更新。
最後,對於汽車跟產業/工業類設備,理想的OTA更新必須做到無縫轉移,不能讓設備或車輛為了更新韌體而停止運作。這意味著設備上的記憶體必須切割成兩個區塊,在舊版本韌體持續執行的同時,新版本韌體已經下載並安裝在另一個區塊,安裝就緒並確認無誤之後,設備就可以直接切換到新版韌體繼續運行。保留舊版本備份還有另一個好處,萬一新版本韌體切換過去之後出現問題,設備還可以直接回溯,回去用比較穩定的舊版韌體。
吳柏儀指出,上面所提到的OTA功能,對專業OTA廠商來說都很基本,因為這是車廠、工業設備跟部份消費性電子產品客戶所需要的。但一般來說,半導體廠商提供的OTA方案,大概都只具備最陽春的功能,有些則已經支援記憶體切割這類比較先進的功能,但還是不夠完整。因此,對設備製造商來說,半導體業者提出的OTA方案基本上是不能用的。而這也是像科絡達這種專業OTA廠商能夠生存的利基。
導入區塊鏈提高安全性
展望未來,資安會是所有聯網設備都必須面對的問題。OTA業者身為產業生態系中的一份子,自然也要有所準備。針對資安問題,科絡達的想法是利用區塊鏈(Blocktrain)技術來增加對抗駭客攻擊的防禦能力。
以汽車ECU更新為例,目前的資安防護手段是使用公開金鑰(PKI),只要駭客攻破PKI,就可以任意更新汽車的ECU,這是相當危險的情況。但如果改用區塊鏈,加上所有的車輛都聯網,當一台汽車遇到駭客攻擊,被植入有問題的韌體時,因為Hash值無法跟其他汽車的韌體串接起來,因此受到攻擊的車輛馬上就可以知道自己遭到攻擊,並向後台提出警告,要求提供正常的韌體版本。
吳柏儀透露,以區塊鏈為基礎的汽車OTA更新,目前正在進行概念驗證(PoC),倘若進展順利,很快就會提供給車廠進行測試跟驗證。
英飛凌新套件護數位交易安全
數位交易需要安全且易用的解決方案,對於區塊鏈應用更是如此,在這些應用中,使用者憑證是系統中最重要的安全層面之一。英飛凌近日推出全新Blockchain Security 2Go入門套件,為金融科技和區塊鏈設計者提供一個快速簡便,將硬體式安全建置到系統的方法。
英飛凌安全晶片架構資深首席Stefan Rueping表示,區塊鏈系統的成功取決於確保使用者與分散式資料庫互動的安全。使用英飛凌Blockchain Security 2Go入門套件可快速開發以安全憑證或嵌入式安全晶片為基礎的便捷存取解決方案,大幅提升安全等級與信任度。上述兩者都是打造成功區塊鏈服務的基礎。
入門套件包含五組採用英飛凌安全晶片的NFC智慧卡,這些晶片具備適用多種區塊鏈的區塊鏈加密功能。另外也提供Ethereum的Android應用程式開放原始碼及智慧合約(Smart Contract)範例。NFC智慧卡協助區塊鏈系統設計人員輕鬆整合硬體式安全防護,並快速開發區塊鏈應用程式的第一個原型。安全憑證(無論是智慧卡、dongle或行動裝置解決方案)讓使用者安全地生成唯一的公鑰和私鑰配組,使用PIN進行身份驗證,並對其資料和數位交易進行簽章。所有使用者憑證皆可儲存於安全晶片中,避免軟體或微架構遭遠端攻擊,另外在憑證遭竊或遺失的情況下,更能避免遭受實體攻擊。
施耐德助政大電算中心機房升級
全球能效管理與自動化領域的專家施耐德電機(Schneider Electric)因其豐富的機房建置經驗,獲得政治大學電算中心的青睞,成功地在不停機的情況之下,完成電算中心機房升級工程。
雲端服務現今不僅深入企業,學校也倚賴雲端服務提升教學品質和行政效率,而穩定的網路及資料中心基礎設施,才能確保雲端服務的穩定,免於當機或跳電的情況而中斷。
國立政治大學為國內首屈一指的法政社會科學大學,近年因應金融資訊科技急速進步,政治大學也開始投注資源研究區塊鏈與fintech,因此資料分析與資訊系統需求益加重要。政治大學校內有數處機房,其中電算中心機房規模最大,且維繫政大主要電子資源與校務系統,對於機房的負載量與穩定度的要求更高。
本次機房更新主要面臨三大挑戰:設備轉換期間要維持政大雲及校務系統服務不中斷、符合政府推動的綠能機房政策與環保節能標準,以及兼顧機房未來擴充的需求。為確保政大雲服務不中斷,團隊採取新舊系統同時運行的方式,待新設備穩定後才將舊設備下線,轉換期間新舊設備的銜接很容易完成。此外,在更新過程中,施耐德電機產品展現極高的外部系統相容性,新的硬體搭配既有的他牌管理系統,運作銜接順利,確保政大雲服務不中斷。
導入AI電網管理效率提升 虛擬電廠平衡電力供需
為了改善突發性的缺電問題並維持電網平衡,先進國家率先在電力市場導入需量反映制度,藉由要求客戶在尖峰時段關閉空調等設備,將省下來的電回饋給電網,以調度電力給急需用電的客戶、並支付節電獎勵,或是透過以價制量的方式,針對尖峰用電收取較高的電費,刺激客戶減少在尖峰時段的用電量。因此,部分能源業者瞄準需量訂價的需求缺口,協助客戶在電費較高的用電時段,從高價的電網電力轉向使用較便宜的蓄電池電力,讓客戶在不改變用電行為下,降低營運的電力成本,如美國STEM。
此外,為了改善再生能源供電不穩的問題,也有能源業者從自產自用的綠電生產者(Prosumer)角度思考,協助綠電生產者運用蓄電池儲存餘電,以便於需要時或電價較高的時段,使用蓄電池的電力來降低電費,或出售給急需用電的人來賺取營收,如德國Sonnen和美國Tesla。
STEM結合AI與儲能技術優化用電
STEM創立於2009年,前三年專注於儲能技術的研發,申請多項儲能相關專利,直到2012年才將公司從原本只提供硬體相關的儲能系統,轉為優化客戶用電之儲能服務,透過結合儲能、大數據分析及雲端運算技術,協助企業用戶在不改變原本的用電行為下,降低電費。此思維與傳統的能源管理方案不同,過往企業要降低用電成本,多從節能角度思考,有時甚至得配合電力公司在用電尖峰時段減少用電,但像飯店、工廠、養殖漁業等日常運作易受缺電所影響的產業,其電費將因需求高峰時段的加價,難以控制用電成本。
STEM並不僅是協助企業用戶控制用電成本,其最終目標是優化電網的服務效率,如降低電網尖峰負載、改善再生能源併網所產生的間歇性電力入網等電網平衡議題。因此,STEM一方面提供企業用戶服務,另一方面擴張其儲能站點,以累積足夠的可調度電力,協助電力公司進行大範圍場域的電力調度。此種透過儲能設備之間的相互連接所形成的蓄電池網路,構成了「虛擬電廠」,能在電力市場中扮演供電者的角色。
此虛擬電廠的概念於2015年初步被驗證。STEM藉由參與加州電力系統營運機構標案,進入到加州的電力零售市場,透過預測軟體將所設定的目標價格與市場競價,並自動調配可調度之儲電電力到電網中,且成功調度電力給PG&E(太平洋瓦斯電力公司)。
目前STEM已有800多個儲能站點(主要分布在加州和夏威夷),其中超過100個儲能系統參與虛擬電廠計畫,提供緊急電力調度服務,2017年內即有600多件虛擬電廠調度案例。特別是6月中的熱浪造成電價飆高,STEM於1小時內完成橫跨七區電網的電力調度,解救加州面臨大區域停電的威脅。
只有儲能技術並不足以協助用戶優化電力使用時段,需要一套機制判斷何時該用電網電力、何時該轉用蓄電池之電力。在STEM的解決方案中,由智慧能源監控裝置(Power Monitor)蒐集用戶電力使用習慣、當時氣候、電價等數據,進行用電行為之分析與預測,並透過PowerScope提供用戶可視化的分析報告,供用戶做營運決策之參考,如關燈、溫度調控、關閉部分設備等。然而,最關鍵的蓄電池放電與儲電時機的判斷,則交由儲能網路及系統背後的大腦--Athena,制定既快速又精準的用電優化策略。
Athena為全球第一個運用在儲能和虛擬電廠策略的人工智慧系統,透過大數據分析與深度學習技術,每分鐘可處理400MB資料,持續學習並改善其邏輯演算法。由於進行即時優化用電的決策過程非常複雜,即便擁有儲能技術,還必須經過數以千次的計算、預測模擬及瞬間判斷才能掌握低成本的用電時機。目前Athena已學習超過500萬小時,處理近兩億筆數據,並進行超過3,500萬次模擬預測,以確保掌握客戶的用電行為,精準地判斷切換電力來源的時機。
透過Athena的自動決策,可協助客戶進行24小時能源管理,在不增加客戶的工作負擔下,每年替客戶省下約800萬美元。此外,客戶還能加入虛擬電廠計畫,與800多個儲能站點共組虛擬發電廠,在電力市場賺取額外收入。
Sonnen P2P電力交易平台共享社區綠電
Sonnen於2010年成立,最初從家庭蓄電池製造進入市場,協助用戶解決太陽能供電不穩的特性,透過住宅式的儲能設備將餘電儲存,並結合社區能源共享與電力交易平台,讓用戶除了享受自用發電零電費,透過各家戶所裝設的儲能設備聯網,還能在自家發電不足時向鄰居借電,或是在餘電過盛時提供給需要用電的家戶。隨著Sonnen電池逐漸滲透市場,將所有蓄電池集結起來,甚至可以向電網供電,成為當地的虛擬電廠。
目前Sonnen已成為歐洲最大的蓄電池製造商,約有三萬套系統在全球營運,市占率超過20%,除了歐洲,也銷售至美國和澳洲。其中,Sonnen虛擬電廠服務已被驗證,並向德國、義大利、奧地利和瑞士的10萬名用戶提供虛擬電廠供電服務。
Sonnen從家庭蓄電池起家,考量到太陽能發電受限於氣候及日照時間,會有供電不穩的情況發生。為了讓用戶享受低成本的乾淨能源,Sonnen打造出P2P能源交易平台,讓裝設Sonnen蓄電池之用戶彼此之間可以進行儲電交易,打破傳統電廠對用戶的B2C銷電模式。
SonnenCommunity讓缺電戶以低於電網之電價購入綠電,讓餘電戶獲得高於電網收購之收益,加速用戶回收蓄電池裝設之成本,協助用戶達到零成本用電之目標,因此家戶的太陽能發電系統不僅能自用,還可透過能源交易平台創造收入,用戶不必擔心政府取消補貼再生能源發電後,將無法負擔再生能源發電設備之成本。此外,當加入SonnenCommunity的成員越多,越能促進綠電使用效率,形成一個獨立於中央電網的能源自給自足社區。
藉由能源交易平台所累積的服務基礎,Sonnen更進一步地嘗試將儲能系統結合區塊鏈技術,協助中央電網平衡電力供需。2017年11月,Sonnen和歐洲電網營運商Tennet進行歐洲第一個透過區塊鏈技術平衡電網供需試驗計畫,運用IBM的區塊鏈技術及Sonnen家庭儲能系統來穩定供電,讓德國北部過盛的風電可以儲存下來,並且透過南部儲能系統釋放太陽光電,改善北部風電浪費及南部工業區缺電問題。
此服務營運之關鍵在於蓄電池及家電設備的聯網和區塊鏈技術的配合。Sonnen採用Z-Wave通訊標準,讓蓄電池能和家用電器及其他設備之間進行無線控制,了解家電的用電時段,在電網超載時挪出儲電空間或在電量短缺時支援電網電力,並透過區塊鏈技術進行各時段之電力供需紀錄與電價計算,支援大量小額交易,以快速調節中央電網之負載,以較低成本的儲電服務改善電網營運。相較於過往為了要解決風電過剩或供電不足的瓶頸,電網營運商必須和第三方電廠針對風電減產或緊急供電額外簽約,大幅增加營運成本。以Tennet為例,2016年在德國就大約花費8億歐元的成本在平衡電網的供電系統。
此計畫除了降低穩定電網營運之成本,藉助現有的輸電線路和儲電設備,也能協助政府省下興建輸電線路的費用,提升了用戶家庭蓄電池服務的價值。目前試驗計畫正處於測試階段,將在六個月後進行結果評估。此外,為更進一步研究P2P能源交易機制,Sonnen於2018年3月加入NEMoGrid計畫,希望透過區塊鏈技術改善電網對住戶或住戶間的大量小額交易對當地電力成本、當地電網穩定性的影響,以促成分散式能源交易,進一步擴大儲能市場的規模。
台灣電力市場尚未普及需量反應制度,但台電正積極鋪設智慧電表,且台北市公宅也將進行需量反應之試驗,若能及早進入智慧能源管理軟體研發,將用電行為與儲能設備及電廠供電進行整合,所累積的服務經驗及相關能源資料蒐集,日後將成為電力公司及企業爭相合作之對象。
雖然台灣業者在今年已推出首座分散式智慧能源交易市場,然而和歐洲電力市場結構不同,無法直接仿效Sonnen的P2P綠電交易平台。事實上,目前美國市場也未開放民眾之間自由交易電力,因此Sonnen在進入美國市場時也無法直接導入在歐洲的成功模式,而是透過與當地建商合作,將儲能設備整合在新屋內,作為未來向電力公司提供、虛擬電廠服務之基礎設備。
台灣和美國市場相同,不開放民眾自由購電,但可以參考Sonnen進入美國的策略,在翻新舊社區計畫或新建案規劃時,將虛擬電廠概念埋入社區建造,為住戶描繪出永續生活之願景,作為未來尖峰用電短缺時,可彈性調度之電力,解除台灣缺電之困境。
資策會MIC產業分析師甘岱右
區塊鏈安全事件頻傳 虛擬貨幣「錢」進Cold Wallet
區塊鏈經濟價值快速飆漲,帶動虛擬貨幣市場,同時也引起有心人士透過「竊盜」或「勒索」等不良行為奪得虛擬貨幣,引爆區塊鏈安全危機。為因應此趨勢,產業內掀起一波將加密金鑰存入線下「冷錢包」(Cold Wallet)的裝置之中,確保金鑰安全無虞,可望推升加密貨幣交易與分散式應用發展。
池安科技(Chelpis)營運長陳紀獻表示,近年來區塊鏈交易所被駭客盜取貨幣事件層出不窮,盜取的金額已超過10億美金,換算整體市場價值的實際損失,則金額高達50億美金。究其原因在於,線上交易所的加密金鑰大多存在線上平台,也就是以熱錢包(Hot Wallet)的方式存取金鑰,金鑰一旦被駭客盜取就如同網銀密碼被竊取一般,使交易所內的貨幣被一掃而空。
看好冷錢包未來發展前景,Chelpis透過抗量子電腦演算法技術,提升冷錢包安全防護性能,妥善保管開啟虛擬貨幣帳戶大門的金鑰。Chelpis創辦人兼執行長池明洋談到,區塊鏈是公開平台,在此架構下,已有超過兩千五百萬個透過熱錢包與冷錢包進行交易,其中,有約兩百萬以內的人採用冷錢包做交易;整體而言,兩千五百萬錢包數量還依舊在成長當中,未來發展商機相當可觀。
不過,比特幣冷錢包的商機為何如此龐大呢?其商機從一枚虛擬比特幣幣值即可看出端倪。以現階段來說,一枚比特幣幣值高達7,000~8,000美金不等,而單一帳號通常會存幾十枚貨幣,累積的價值幾乎等同於一台汽車,可想而知,使用者對於帳戶安全的重視度相當高,相對的也帶動冷錢包的發展「錢」景。
池明洋指出,該公司冷錢包開發核心技術在於抗量子計算演算法。抗量子技術主要是解決密碼學問題,而密碼學就是基於某個難解的數學問題,將它變成一個系統,其解決方式有很多種,Chelpis主要採用多變量密碼學方式開發抗量子計算演算法,目前已與Coolbitx合作共同開發區塊鏈與加密貨幣的應用。
展望未來,池明洋透露,該公司預計2018年底將推出該公司自行研發的冷錢包裝置,其內建一顆意法半導體(ST)安全晶片,傳輸介面採用Type-C接口,以滿足金鑰安全的可靠性,同時提升交易效能,期交易時間能在5秒內完成。