分散式運算架構撐腰　雲端運算擴增手機新功能

雲端運算(Cloud Computing)是這幾年來非常熱門的話題，任何產品只要跟雲端運算扯上關係，似乎就充滿前景，但是，雲端運算並不是一項新技術，而只是一種新概念。雲端運算概念(圖1)在於將使用者的運算需求分解成多項執行程序後，透過網路傳輸交付分散各處的伺服器進行運算，完成後回傳給使用者以完成所需的資訊應用服務，其實就是「分散式運算」的一種，只不過以往分散式運算都是為某些科學運算而做，如今，寬頻網路的普及、網路應用蓬勃發展，造就雲端運算在消費性市場的可能性，而此一模式已被廣泛視為未來網路服務應用的重要發展趨勢。

圖1　雲端運算概念圖

新世代智慧型手機問世　手機上網漸成氣候  

隨著智慧型手機的功能日漸強大，手機已不僅僅只是一個通話的工具，以往必須在電腦上才能完成的工作，如網頁瀏覽、電子郵件收送、連結社群網站、文件閱讀及工作行程安排等事項，已漸漸地能透過智慧型手機輕鬆完成。但是手機上大部分的應用程式都與其所使用的作業系統有密切的關係，因此廠商只能針對特定的作業系統開發程式，而由於平台軟體的不相容，程式無法輕鬆地被移植以提供跨平台的支援服務。  

但網際網路的應用卻打破這個藩籬，任何一款智慧型手機，只要具備全功能瀏覽器，所呈現出的網頁基本上都是一致的。換句話說，使用者可在手機上瀏覽各大入口網站，也可以透過網路電子郵件(Web Mail)收發郵件，甚至連上Google Maps查詢地圖。主要的推動障礙，在於如何改變過往的手機使用者習慣，轉而採用全新模式的操作模式，所幸，iPhone的推出讓人們對手機上網的可能性重燃信心，其中多點觸控(Multi-touch)技術功不可沒。礙於手機畫面及有限的操作介面等不便，早期的手機網頁(WAP)並不受到的青睞，然iPhone推出後，其直覺式、人性化操作介面完全顛覆手機上網的既有印象，成功的經驗，也使手機成順勢成為最便捷的行動上網裝置。根據MIC針對台灣民眾行動上網的裝置所做的調查，使用智慧型手機或個人數位助理(PDA)的用戶已經超過使用筆記型電腦行動上網的用戶(圖2)。

圖2　行動上網設備偏好分析

事實上，市場也因iPhone及Android手機的相繼問世，使智慧型手機進入一個全新的應用領域，特別是iPhone的App Store及Google的Android Market，讓消費者體驗到各式各樣充滿創意的應用，透過軟體的無限擴充，手機已經不再只是手機，再加上3G網路的普及，帶動行動上網的熱潮，若再配合全球衛星定位系統(GPS)的使用，手機已成為人們生活中不可或缺的隨身物品。  

此外，根據資策會FIND的資料顯示，2009年第一季台灣的行動電話用戶數為二千五百六十七萬戶，手機門號人口普及率為111.3%，這顯示在台灣人手一機的現象已經相當普遍，更應證手機軟體蘊藏著龐大的的市場商機。  

智慧型手機為雲端運算新舞台  

以往在智慧型手機的戰爭中，硬體製造商為加強手機的功能，不斷推出計算能力越來越強的中央處理器(CPU)和晶片組，試圖要讓手機的計算能力往筆記型電腦靠近，而軟體開發者也不停針對特定手機開發適合在手機上操作的應用軟體，展現手機上各式各樣的功能，以拉攏消費者的心。而雲端運算的出現，可能會讓這個現象產生變化，雲端服務在乎的是網路的連接能力與畫面的呈現能力，至於計算能力則是其次，只要具備一定的運算能力就已足夠滿足使用需求。這兩種現象使硬體和軟體業者須重新思考，如何透過雲端運算取得更龐大的商機，畢竟在個人電腦(PC)市場日漸飽和的情況下，手機也許會成為雲端運算下一個可能的戰場。  

伴隨著雲端運算的出現，另一項科技名詞「Thin Client」又再度被提出。由於計算和儲存單元都往雲端靠近，用來取得雲端服務的裝置已經由以往的個人電腦慢慢地走向更輕薄短小的裝置，因此將手機拿來作為「Thin Client」似乎成為可能。相較於小筆電或行動聯網裝置(MID)，手機具備的優勢包括，已成為全民必備的隨身電子產品，體型上較輕巧，易於隨時拿出來使用。  

以安謀國際(ARM)為基礎的架構，在省電上具有絕對的優勢，行動網路業者會針對特定手機提供雲端服務，滿足手機用戶的需求等。儘管目前智慧型手機的運算能力仍稍嫌不足，但對於作為雲端運算的客戶端裝置而言，已非常足夠，唯一被詬病的就是螢幕尺寸太小。  

由Google所領導的一系列雲端服務，在這幾年席捲個人電腦，如Gmail、Google Maps與Google Docs等應用，甚至開發網路作業系統Chrome，試圖將使用者從傳統作業系統的桌面拉到網路世界，一旦對網路應用的關注高於桌面應用時，使用者對資料處理的時機也不再受限於時間或空間，也毋須完全依附在某一台電腦才能完成工作，只要透過一台能夠連接上網際網路的裝置，就可以執行工作，因為大部分的運算都在遠端執行，裝置只是作為結果呈現的載具，這種應用對於很多公司而言，可大大降低資訊科技(IT)的費用，而對於一般消費者而言，也可以降低對硬體設備的追逐，專注於應用服務上面。  

手機與雲端服務激起無限創意  

手機的輕便性及行動網路使手機得以真正做到隨時隨地上網。因為這種特性，加上越來越多的手機具備地理定位功能，使雲端運算在手機上的應用與一般電腦上的應用有很大的不同，目前來說，在兩大炙手可熱的手機平台上，已發展出很多雲端服務的應用，以下將一一介紹：  

LBS提升用戶查找位址便利 

自從智慧型手機開始搭載GPS之後， 定址服務(Location Based Service, LBS)就成了手機上最熱門的應用之一，因為手機的高度機動性可讓使用者隨時隨地拿出來查詢，能透過使用者所在的位置，提供各項實用資訊，包括周邊的餐廳、電影院、飯店等，更貼心的說明相對距離與到達方式，而使用者則可對每個地點進行評分、評論。在網路世界結合GPS超強功能下，手機儼然變成萬用導覽手冊，提供使用者無法不包的即時服務。  

圖3　Google Places Directory程式

以由台灣Google團隊開發的Google Places Directory(圖3)程式為例，主要功能就是提供一些生活上的資訊，方便消費者隨時隨地查詢，目前的目錄包含小吃、簡餐、餐廳、停車場、加油站、便利商店、購物、電影院、飯店、銀行郵局、醫院與景點等十二類。更重要的是，Places Directory整合GPS定位功能，可自動偵測出使用者目前的所在地，還可直接透過Google Maps地圖瀏覽想找的店家，並在每個店家名稱下方標示該地點距離多遠(幾公里或幾公尺)，還整合網路上的網友評鑑與網友上傳的現場照片，相當方便。  

擴增實境突破傳統顯示方式  

擴增實境(Augmented Reality, AR)可算是虛擬實境(Virtual Reality)當中的一支，不過略為不同的是，Virtual Reality創造一個全新的虛擬世界，而擴增實境則強調「虛實結合」。AR包含三個主要要素，結合虛擬與現實、即時互動、三維(3D)定位。要達到擴增實境的虛實結合，使用者必定得透過某種裝置取得實際景象，利用3D定位技術運算並建立3D模型，然後在實景上顯示對應的虛擬影像或資訊，這種虛實結合的呈現效果，已突破傳統的顯示模式。  

由於目前大部分的手機都已搭配攝影鏡頭，因此取得實景已不是問題，難在如何在手機上執行龐大的運算，解析實景環境，並執行3D定位，而雲端運算的出現，剛好解決這個問題，只要透過寬頻的行動網路，將所取得的影像資料傳到雲端處理，便能快速地取得運算的結果，將虛擬影像或資訊顯示在畫面上。以下介紹兩款iPhone上面AR的實際應用，藉以說明AR的威力。  

‧	London: This Way to the Tube
	圖4　London:This Way to the Tube程式 這款在iPhone上的AR程式(圖4)，可算是LBS的加強版，當使用者走在倫敦街頭找不到地鐵站的時候，只要拿出iPhone對著倫敦的街景，手機上立刻會出現路標指引方向，另外，還會將地鐵站附近的相關消費資訊都顯示在螢幕上，從此出國旅遊不再須要開口問人，只要拿出手機就可搞定。

‧	More About Mountains
	圖5　More About Mountains程式 這套程式會在螢幕上顯示出山的名字高度，以及使用者跟這座山的距離，對於經常爬山或喜愛旅遊的人來說，能提供非常有用的資訊(圖5)。

3D遊戲成新戰場  

自從iPhone問世後，手機上的遊戲似乎掀起一波新的革命，搭配大尺寸的螢幕和多點觸碰的功能，越來越多酷炫、趣味十足的遊戲也應運而生，而許多知名遊戲廠商已將戰場悄悄從個人電腦延伸到手機上。隨著遊戲畫面品質的提升，圖形的運算量也跟著增加，儘管目前手機上的3D運算能力也大幅進步許多，但是也僅止於部分單價較高的智慧型手機，因此，為擴大手機遊戲市場，「如何讓不具3D繪圖能力的手機也能玩高畫質3D遊戲」，即成為廠商爭奪的另外一塊大餅。  

此時，將複雜的3D運算搬到雲端就成了一個可行的方法，目前，已有廠商利用NVIDIA CUDA發展出一項3D影像的雲端運算技術，可將玩家互動的3D遊戲畫面即時轉換成手機或小筆電能瀏覽的影片解析度，再透過網路傳輸給使用者，這種方式可降低3D運算對於本身硬體的依賴程度，但是網路的取得及頻寬的大小則成為影響畫面品質的重要關鍵。  

雲端媒體櫃增加資料儲存量  

雲端運算另一個強大的功能就是儲存能力，藉由連結無數的電腦，整合成一個近乎無限大的儲存設備，由此建構龐大的網路資料庫，資料量再多都不用擔心空間不足。這對於各種行動裝置來說都是一大利多，尤其像手機通常都只有小小的儲存空間，對於一些動輒數百MB的多媒體檔案來說，根本不敷使用，因此雲端儲存對於手機來說具有相當重要的功用。  

圖6　中華電信Hamibook

近年來，另一個蔚為風潮的科技發展就是電子書(E-book)。電子書的興起也帶動出版商將傳統書本或雜誌的數位化，並結合網路業者發展電子書城，讓愛書人不再須要將重達數公斤的厚重書本隨身帶著走。透過雲端書庫，一機在手，就可閱讀全球圖書。儘管現階段電子書多透過電子書閱讀器(E-Reader)呈現，但手機的便利性，使業者不得不正視手機電子書的商機，因此，在兩大熱門智慧型手機Android和iPhone上面，已經出現了多款專用的電子書，如Hamibook(圖6)和MagV等雲端書櫃，讓使用者可輕鬆帶著浩瀚書城隨處跑。  

除電子書外，雲端音樂服務也是一個重要的多媒體服務，消費者將不再需要滿櫃子的唱片，也毋須下載音樂，透過多媒體串流的方式，隨時可透過網路進入虛擬的音樂世界，只要帶著手機，就能享受取之不盡用之不竭的多媒體內容。但是，礙於售價的關係，推行雲端音樂服務仍有困難，目前已有電信服務業者將行動網路與音樂服務合併，希望降低收費門檻吸引消費者，相信在未來，越來越多的唱片公司支持此項音樂消費模式後，將可大大降低消費門檻，消費者也能盡情享受雲端服務的便利。  

雲端運算實現聽音辨歌  

是否有過聽到一段旋律，但是歌名卻始終想不起來，或在路上突然聽到一首歌，很想知道歌名是什麼，或這首歌是誰唱的，透過雲端運算，這樣的問題也可以輕鬆解決。  

圖7　Midomi和Shazam軟體

目前在手機上有兩套知名的「聽音辨歌」軟體--Midomi和Shazam(圖7)，這兩個軟體的功能很類似，讓消費者只要哼或唱一段旋律或歌詞，或是錄下聽到的某首歌曲片段，接著只要連接上遠端伺服器的資料庫就能找出最有可能的答案，此外，還 能把歌曲名稱、歌手與相關資訊展示 出來，並可輕鬆連上亞馬遜網路書店(Amazon.com)查詢專輯資訊或購買專輯，或按YouTube收看線上的MV或其他相關音樂。這樣的技術除需要大量的運算能力外，還需有足夠的資料庫，因此雖然想要在手機上做到這樣的功能很困難，但透過雲端運算，一切都可迎刃而解。  

資料備援須考量安全性問題  

雲端儲存(Cloud Storage)亦是雲端架構中一塊很重要的部分。隨著手機的功能越來越複雜，手機上所儲存的資料也變得越來越重要，想想看，若手機不小心遺失，手機內數百人的通訊錄可能瞬間化為烏有，將相當麻煩。  

傳統上使用者都是將手機與電腦同步，將重要的資料備份到電腦上，但是，隨著行動網路的普及，有越來越多的使用者傾向於將資料備份在雲端。  

將資料備份在雲端的好處是無論在任何時間、任何地方，只要能連上網路就可取得想要的資料，而且有些檔案也可透過這種方式與人分享，比存在電腦中方便許多，唯一要注意的是資料保密的問題。  

透過上述的多種應用，可感受到雲端運算在手機上所展現的威力，儘管目前雲端服務仍鎖定在幾款高單價的智慧型手機上，但隨著智慧型手機的普及率越來越高，售價也將越來越平民化，再配合日漸容易取得的行動網路，可以想見，配合行動網路所建構的雲端架構將會越趨完整，消費者也能從手機上享受到更新更好的服務。  

(本文作者任職於資策會網路多媒體研究所)