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物聯網安全對全球永續環保之影響
[作者 Erik Halthen]   2022年02月23日 星期三 瀏覽人次: [2316]

下一波重大潮流近在眼前!至少物聯網安全就呈現如此的趨勢。當關注最新與最好的裝置,就會發現新世代產品已然問市。在傳統基礎設施方面,要在新科技發展推出時立即更換舊設備著實所費不貲。但這並不代表新科技毫無影響力。


物聯網在數位轉型扮演重大角色,藉由感測器嵌入到基礎設施,透過移動資料減少人員設備移動的需求。不出所料,這將對建構更加永續的全球生態系帶來深遠的影響。


全球所面臨重大的能源危機帶動各界關注產業永續,以及如何減少碳足跡。根據勞倫斯利佛摩國家實驗室(Lawrence Livermore National Laboratory;LLNL)的資料,在2019年有67.5 quad的能源被浪費或沒有利用[1]。這意謂超過半數產生的能源以未利用熱量的形式被浪費。 而1 quad的能源等於1.055 × 1018 焦耳。這指出一項重大問題,突顯我們在大規模利用產生的能源方面的能力缺失。物聯網提供許多方法,藉由累積與利用資料,協助解決能源效率的各種挑戰。透過更先進的感測技術,量測能源被利用的狀況,是邁向提升效率與永續目標所跨出的第一步。



圖一 : 全美2019年的能源消耗與流動?
圖一 : 全美2019年的能源消耗與流動?

許多人、組織、政府除了努力瞭解生態系所產生的效應,也著手促進世界轉型藉以開創更美好的未來。物聯網裝置用來削減資源需求,以及善用現有資源發揮更高的生產力。創新的快速步調加上新科技迅速推出,協助發展更永續環保的能源,削減碳足跡,以及改善社會衝擊。


為更美好未來鋪路

我們可以透過三種途徑為永續環保做出貢獻。第一是縮減需求的機會,這方面是透過虛擬化以及智慧解決方案來推動。另一個途徑是藉由改善我們做事的方法來提高效率。舉例來說,將內燃機引擎換成電動馬達,或透過風力等可再生能源取代燃煤來產生能源,採用具環保效率的方法獲得能源。第三種途徑是控管污染,採取包括監視與隔離等方法。上述所有三種途徑都需要創新以及研發技術。



圖二 : 促成永續環保的衝擊可透過三種途徑
圖二 : 促成永續環保的衝擊可透過三種途徑

電子產品經歷多次過渡轉型,@藉以追上我們對效率的需求。透過物聯網,現在正看到最好的機會,得以在永續環保方面發揮正面的衝擊。


物聯網與邊緣運算的實踐,形成一種典範轉移,能源的利用從移動實體物件轉變成移動資料。這種轉移透過二種途徑進行。物聯網可用來推動現有流程的最佳化 – 從而提升效率 – 或用在新流程的採納。想要發揮有意義的永續衝擊,我們必須採行兩條途徑,不過同時也會衍生許多大幅轉變的程序。



圖三 : 典範轉移讓能源使用從移動實體物件變成移動資料
圖三 : 典範轉移讓能源使用從移動實體物件變成移動資料

重大趨勢

物聯網解決方案逐漸在每個產業扎穩根基。在消費產業有許多最有趣的裝置可以裝在家中或甚至衣著上,不過物聯網正隨著目前大趨勢在永續與社會方面掀起重大的衝擊。


5G技術從基礎徹底轉變關鍵基礎設施未來運行方式。除了促成如自駕車等各種新技術,物聯網還讓傳統基礎設施無需佈設銅纜線就能進行連網。兩方面都能大幅削減廢棄物。此外,未來更容易將基礎設施佈署在以往欠缺基礎建設的地方,讓社會得以繁榮發展。


在後疫情環境,新型數位醫療解決方案加速問市,遠距醫療資源的管道也隨之擴展。業界各種類型產品,從家用的穿戴裝置一直到臨床等級的醫療設備,協助人們更妥善管理健康。隨著醫療費用持續攀升,各界迫切需要主動監視與管理健康,藉以降低對臨床照護的需求。透過預防或居家照護讓人們免進醫院,是因應醫療費用高漲與提升生活品質最有效的其中一種方法。


電動化與自主運行機具直攻碳排的其中最大的一項來源。削減對石化燃料的整體需求,是減少碳排放其中一項最快途徑。舉例來說,推動大區域自駕車共乘計畫,讓人們能利用依照需求運輸載具,藉以減少整體車流量以及擁有車輛的數量。此外,利用再生能源與電動馬達還能進一步削減碳輸出。


第四項重大趨勢是自動化以及智慧供應鏈。運用自動化可大幅提升員工的安全,輔助各種作業,避免重度工作造成人體過度疲勞或處於危險環境之中。此外,運用資料提升供應鏈的準確度與精密度,則能減少整體能源消耗與產生的廢棄物。



圖四 : 物聯網安全驅動各市場發展
圖四 : 物聯網安全驅動各市場發展

資料透過物聯網裝置與邊緣運算,成為推動這些大趨勢背後的力量。然而,伴隨而來的則是重重挑戰。市場一直需要更快、更彈性的設計程序以趕上數位需求的腳步。隨著需求持續成長,傳統市場藉由在封閉生態系打開突破口從而獲益,為設計解決方案挹注更多貢獻,並將這些方案提供給現有與新夥伴。這方面的需求以往都是透過組織協會與產業聯盟制定開放架構藉以因應。


加速創新與克服挑戰

目前有兩大催化劑促成各方創立產業標準與聯盟。市場需要更快與更短的設計週期,讓更多生態系夥伴能及時開發出具競爭力的解決方案。實體基礎設施中嵌入式物聯網裝置需要開放架構藉以進行擴充。為因應上述兩方面的情況,業界需要制定產業標準、組織及聯盟。


開放無線電接入網路(O-RAN) 聯盟就是一個很好的案例。這個由電信營運商發起的聯盟提供一個發聲的管道,提出各種可行的發展提案。聯盟的目標是提供智慧、開放、虛擬化、完全互通的行動網路。會員與貢獻成員都參與開發工作,並在5G基礎設施方面鼓勵採取白箱(white box)生態系。傳統上,這個市場一向由負責佈署專利式黑箱解決方案的大型電信業者所主宰。O-RAN聯盟將提供介面標準以及白箱式參考設計方案,促成各界廣泛參與,加速發展步伐以及5G的多元創新。


產業標準與聯盟的關鍵角色除了確保可靠性以及發展的可持續性,還要針對未來需求的波動提供保護機制。目前5G生態系的需求,也出現在其他市場,這些市場都以類似的方式回應需求。各標準與聯盟都針對安全制定要求規範,針對未來疏於防備以及因應惡意攻擊做好準備。這些工作小組的安全措施能評估各種安全風險以及制定協同工作的方式。


安全對永續性的衝擊

安全的其中一項基本原則是根據風險以及資產的價值,在正確的地方套用正確的安全機制。隨著我們持續開發連網解決方案,裝設在各種實體裝置,在此同時各種傳統或新衍生的攻擊途徑也持續擴增。這種情況讓安全成為其中一項最根本的元素,促成物聯網的發展以及在社會與環境層面產生有意義的衝擊。


參與各組織、聯盟、以及標準機構,讓業者可藉著這些管道提供建言,促成業界發展好的安全作為。有三種途徑讓安全發揮直接的永續效益。


第一項是減少電子廢棄物。在環保領域,電子廢棄物通常不會是各界關注的焦點,但實際上在減少污染方面有著極大的潛力。目前即使妥善處理電子廢棄物,但回收的成本仍居高不下。因此我們不僅需要尋找更好的方法來回收電子廢棄物,還可透過正確的安全解決方案協助我們減少產生的廢棄物。這方面可透過延長產品的使用壽期,以及發展硬體平台,促成業者開發軟體定義解決方案。可互通的安全子系統促成許多途徑,讓各界能延長硬體生命週期以及提供各種方法利用回收再生(second life)解決方案,藉此減少電子廢棄物


安全在發揮永續衝擊力的另一項途徑就是減少作業廢棄物。針對小型物聯網應用制定安全標準,有助於減少裝置的整體尺寸與功耗。業界經常採取資料中心的發展模式,規範邊緣裝置介面,界定安全需求,納入超出必要的演算法以及額外的介面。此外業界還可選擇僅制定最小數量的介面與譯密程序,藉此縮減產品的整體尺寸。


此外,還可藉由最終使用者與開發團隊確保安全操作、保護使用者隱私、讓安全操作直覺化與簡易化,藉此讓安全發揮明顯的社會衝擊。大多數人都不是安全專家,而且不瞭解安全組態與設定背後的涵義。尋求各種方法讓安全無縫融入使用者的操作,能為整體福祉發揮重大助益。



圖五 : 物聯網安全能促成全球永續性的三個出乎預期領域
圖五 : 物聯網安全能促成全球永續性的三個出乎預期領域

在現今快速的創新步調下, ADI的無線電池管理系統為汽車領域帶來顛覆影響,除了壓低原物料成本,還提升設計彈性,進而促成電動車隊進行更有效率的擴充。我們的能源儲存系統(ESS)消弭風力與太陽能這類再生能源無法持續發電的問題,促成可再生能源與主流能源進行整合。ADI EagleEye人員監視解決方案帶來洞察與分析功能,讓產品能更有效率地管理建築物。這些應用例子利用ADI解決方案獲取有意義的情資,藉此提升效率與削減環境衝擊。


ADI的安全措施,目標是讓技術促進更永續的全球生態系,藉由各項措施促成快速的創新步伐以及減少廢棄物。這些措施立足於遵循業界標準,以及協助制定新標準,促成業界發展安全且永續的邊緣解決方案。


安全解決方案的目標是讓各種不同應用發揮可再利用的效益,確保團隊能快速創新,確保安全解決方案通過相關標準的認證,以及架構設計方面的強固性。隨著持續發展,我們的安全架構促成高活力的生命週期,協助強化軟體功能,配合業界發掘各種潛在需求。ADI致力協助舊程序注入更高效率,同時推動典範的轉移,協助客戶導入顛覆性的新解決方案。


(本文作者Erik Halthen 為ADI產品行銷經理)


參考資料


[1]“Estimated U.S. Energy Consumption in 2019: 100.2 Quads.” Lawrence Livermore National Laboratory, March 2020


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