物聯網(IoT)係由包含感測器的智慧實體物件，還有與該物件互動的網路、伺服器和服務所組成。藉由嵌入式微處理器(MPU)以及有線或無線網路，這些物件能夠自主感知周圍環境，與其他物件進行溝通，然後和網路相關服務和雲端應用產生互動。
許多半導體公司認為，用來建構智慧生活的巨量資料(Big Data)分析始於小量資料(Small Data)的收集，所以感測器、控制器，以及嵌入到裝置中的其他智慧元件，在物聯網扮演舉足輕重的角色。
本文著眼於產業界如何實現物聯網連結的智慧世界願景，以及須克服哪些困難，又有哪些要素業已具備。此外，本文亦將探討物聯網如何提供多樣化和差異化產品。
數位風潮興起 物聯網概念加速成形
微處理器和個人電腦(PC)的演化，使運算技術的觸角延伸至更多的中小型企業以及家庭和學校。筆記型電腦的出現驅動PC往行動化邁進，緊接著行動電話則帶動新一波革命，並迅速演變成一個行動運算平台。時至今日，人們生活在一個以行動應用為中心的世界裡，可連結的裝置種類繁多，並能透過手機連結各種資料來源；對許多人來說，手機已成為最主要的行動運算裝置。
與此同時，市場上還出現了一個鮮少被注意的現象，那就是微處理器催生了嵌入式控制市場。將微處理器與記憶體結合到單一晶片上，就成了微控制器(MCU)。這些價格實惠的元件正悄悄滲入到人們的生活中，它們廣泛存在於電視機遙控器、錄放影機(VCR)、空調系統、汽車車煞系統以及電腦本身的鍵盤和硬碟。
未來的物聯網將不僅局限於智慧裝置，而是囊括所有可以聯網的物件。此一趨勢藉由在醫療裝置、建築、照明，甚至是道路上加入智慧功能，並連結人、各種工作流程及資料，將帶來前所未有的新型聯網模式。這將為產業界帶來新的業務、新的商機、新的體驗和新的服務。
事實上，物聯網已存在很長一段時間。舉例來說，2000年初完成的安謀國際(ARM)總部大樓，使用的是1990年代生產的電子設備。透過世界彼端的電腦，便可以操控大樓每個房間內的空調，這就是物聯網的早期應用實例之一。暖氣及空調系統(HVAC)已從黑白螢幕終端機轉變為如今操作簡便的消費性電子裝置，如同行動裝置或介面簡易的觸控式螢幕控制系統。
此外，Nest Labs恆溫器亦是現今智慧控制技術的一個實例，此一恆溫器能夠「記憶」家庭對溫度的需求，當感測出屋內無人時便停止吹送暖氣，以節省燃料費，還能「提醒」屋主節約能源，使用者只要透過智慧手機、平板電腦或網路瀏覽器，就能遠端控制恆溫器。
結合巨量資料分析 物聯網應用更有價值
亞馬遜(Amazon)、新浪、騰訊等公司收集數以百萬計的交易和網頁點擊資料，並對這些資料進行分析、匯總，然後從中找出趨勢，利用這些趨勢推動業務。此類建議的產生全都基於所謂的巨量資料。但要分析巨量資料，必須要有小量資料才行。在上述案例中，這類資料源於線上瀏覽和購物紀錄。在物聯網的情境中，小量資料則將來自物聯網設備中的感測器、控制器以及其他裝置中嵌入式智慧元件。
對消費者而言，物聯網的核心在於個人、生活便利性和健康應用，它將科技導入個人日常生活，並藉此獲取資料，範圍涵蓋資料輸入(如食物攝取、周圍空氣品質)、狀態(如情緒與血液氧氣含量)和行為(包括心理及生理)等方面。此類結合穿戴式感測器(EEG、ECG、影像等)與穿戴式運算技術的自我監控和自我感知技術，應用實例包括Nike的FuelBand、Runkeep行動應用和Withings體重計等。
另一方面，嵌入式智慧技術亦可協助使用者在繁忙的都市中尋找停車位。例如SF Park和Streetline兩間公司可收集，並發布街道及停車場中停車位的相關即時資訊，不僅免去了駕駛兜圈尋找停車位的麻煩，還可減少了交通擁堵現象。不光如此，它讓停車場業主能根據使用度低或搶手區域停車位需求狀況，相應地降低或提高計時和停車費率。這些小量資料是透過停車位上內建ARM Cortex-M3處理器的電池驅動感測器所產生，可連續運轉數年之久。智慧城市可將這一停車優化模式加以推廣，形成覆蓋全市的智慧基礎設施，從而節省開支、降低碳排放，並提高生活品質。儘管物聯網相當便捷，但這也衍生出另一個問題，那就是該如何共用資料？何種標準與格式可受信任？如果這些問題得不到解決，物聯網便無法橫跨所有市場運作。
感測器/處理器扮推手 物聯網創新應用規模遽增
物聯網較行動網路系統複雜得多，如果說行動網路擁有一百億個單位，則物聯網將包含一千億個單位；如果說PC分為桌上型電腦和筆記型電腦兩大外型規格，行動運算則有直立造型(Candy Bar)、翻蓋、滑蓋、觸控、智慧手機、平板、平板手機和變形平板等數十種品項，那麼物聯網將囊括數百萬種類別。
未來將湧現數百萬種不同的裝置和應用程式，例如使用者對於醫療感測器的需求肯定不同於對空調的需求；溫度感測器也不同於電動馬達中的控制器。一切又都與汽車用控制器不同。對於未來的物聯網，單一規格將無法滿足所有需求，但它們都將採用低功耗的處理器核心技術。
處理器實現多樣物聯網應用
為充分發揮物聯網的潛力，多樣化至關重要。ARM的商業模式是將核心技術授權給不同的合作夥伴，使他們能夠實現差異化並提升產品價值。每一種產品規格都有多家供應商提供，可確保市場有良性競爭，而競爭則能激勵創新和差異化，這充分體現了物聯網的多樣性本質。拿汽車引擎做比喻的話，ARM是在設計引擎，而IC設計業者則負責製造汽車。同一種引擎可在數百種車輛中使用，只要提供十種引擎尺寸選擇，製造商就能製造出汽車、推土機、飛機和農耕設備。換句話說，只要提供各種大小的引擎便可以延伸市場觸角。延續這一比喻，雖然滿足的是不同的客戶群，雙門跑車與休旅車所需的引擎其實一樣，只是外型尺寸和功能不同。
事實上，ARM的合作夥伴在2012年銷售了八十七億顆晶片，而嵌入式控制的市場總和為一百七十二億顆。預估到2020年，該市場將在物聯網相關裝置的帶動下增長到兩百七十億顆晶片，而在這些嵌入式控制器中，有許多將應用在物聯網產品中。物聯網將連結以前從未使用過電子產品的裝置，例如新買的浴室體重計就是一個物聯網家電，它不僅能夠顯示體重，而且能夠將資料儲存在雲端，所以使用者可以在手機上看到自己體重的增減趨勢線。
這些現有的物聯網實例都仰賴價格低廉的小型感測器。感測器必須省電，最好是能光靠電池就能運作10年以上。此外，感測器的設計還必須能夠輕鬆整合到成本不到1美元的物件中，才能擴大其應用市場。物聯網可創造出更多與智慧相關的商機，因此，它須搭載和智慧感測器、智慧手機、智慧型網路和智慧伺服器相同的節能技術，並透過雲端運算，進行資料分析，進而提供智慧服務。
家用電器製造商協會(Association of Home Appliance Manufacturers)預測，2020年智慧家電市場(即能監視和控制用電量的家電)的產值將從6.13億美元增長至349億美元。此類家電將連結到網路，並在須維修或更換零件時發送訊息給消費者。此外，這也能建立品牌忠誠度。
產業界也期待物聯網能提高世界各地的醫療或衛生條件。如果感測器的成本可以降到幾分美元，水質測試感測器或醫療感測器的價格，也許就能大幅下降，進而把高科技的醫療功能推廣到第三世界國家。
物聯網目前仍側重在控制功能，未來所有的裝置，甚至是今日人們想像不到的裝置，都可藉此概念分享可信的資料；嵌入式智慧裝置開發商只要利用低功耗處理器即可達成小量資料蒐集，進而完成巨量資料分析，加速產業界實現物聯網願景。
(本文作者為ARM聯合創辦人暨技術長)