【The Wired Guide】我們版本的 IoT 物聯網指南

換個燈泡要動用到幾個工程師?答案取決於這顆燈泡有沒有連上 Wi-Fi。
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原文來自 Wired《The WIRED Guide to the Internet of Things》,作者 Arielle Pardes。台灣康泰納仕集團授權提供,經譯者 Linden Chen 翻譯並經 INSIDE 編審。

這是連網燈泡、連網烤箱、連網攝影機、連網喇叭,有關所有連網裝置的前景(和危險)你所需要了解的一切。

換個燈泡要動用到幾個工程師?答案取決於這顆燈泡有沒有連上 Wi-Fi。

過去幾十年裡,不管是燈泡、冰箱、咖啡機、微波爐、嬰兒監視器、安控設備、喇叭、電視、電暖器,這些東西都從單純電器變成一種未來生活的道路。嵌入這些電器的感應器可以看到、聽到、觸碰到電器周圍的環境,還可以把物理資訊轉換成數位數據。全世界共有幾十億個這種設備,它們共同構成「物聯網」。

任何具有網路連接功能的事物都屬於物聯網的一環。在「智慧家庭」裡面,這些能連上網路的小玩意可以幫我們從日常瑣事中解放,把原來屬於我們的時間還給我們,也為我們的日常生活體驗增添一點新奇感。(例如你可以喊:Alexa,打開迪斯可燈效!)但是,物聯網不只是用你的聲音讓烤箱預熱,或是用手機把燈關掉。

物聯網真正前景是在世界各角落都放上感應器,並把搜集的資料轉為可分析的格式,讓我們實體生活的一切跟電腦連結。這些和網路連接的物體可能是解答從消費者行為到氣候都包括在內,這一切事物的關鍵;但這些東西也可能把駭客領路到私人空間,把個人機密數據洩漏出去。這些發展越來越快的物聯網,一方面代表科技重塑我們在現代生活中所知的一切,另一方面則成為正在毀滅我們的科技,成善成惡就看你是在問誰。

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物聯網的歷史

在過去半世紀以來,人類普遍想像把感應器連結的電腦,就是智慧家居的核心。雷・布萊伯利(Ray Bradbury)與許多科幻小說作家,以及《摩登家庭》(The Jetsons)這類的電視節目,都在作品裡展現了栩栩如生的自動化房屋概念。發明家們也開始以此為原型,為世界各地相關展覽創作作品,包括能自動清潔的房子、自動移動的家具,這些功能就是要讓住在裡面的人生活變得更便利。

這些小玩意會受歡迎,就因為能幫許多人從家務勞動中解放出來。1959 年在莫斯科舉辦的美國國家博覽會中,惠而浦的展覽主題是「奇蹟廚房」,就是向人們表示在資本主義盛行的美國未來生活的可能性。展覽品包括可以清理桌子的洗碗機、可以自己掃地的機器人原型Roomba。「在美國,我們喜歡讓女性日常生活變得更輕鬆,」時任美國副總統的尼克森(Richard Nixon)在展場上打臉蘇聯最高領導人赫魯雪夫(Nikita Khrushchev)時說。

早期的智慧家居發明都是使用自動控制系統,也就是可以不動手指就打開、關閉某物。但這種智慧家居產品沒有連結到其他任何東西,功能也受限。1983 年,ARPANET(網際網路的最早版本)採用網際網路協議套組(也稱為 TCP/IP)。這種協議為數位資料建立了經由固定路線傳輸的標準。本質上,它也為現在我們所使用的網路奠定基礎。

第一個使用這種新協議、連接網路的「東西」(thing)是一台烤麵包機。軟體工程師、早期網路倡議者約翰・隆基(John Romkey)在 1990 年的 Interop 電腦貿易展中搭了一個展間。他把幾片麵包放進烤麵包機,並且用看起來有些笨重的電腦把烤麵包機打開。這距離「物聯網」這個名詞誕生前還有十年,但隆基神奇的小型烤麵包機向世人展現出和網路連結的世界會是什麼模樣。(當然,它不算完全自動化;還需要人把麵包放進烤麵包機)這有點華而不實,也有點只是證明一個概念而已,但卻帶世人預見未來世界會的一角)

「物聯網」這個詞是在 1999 年被提出。當時凱文・艾許頓(Kevin Ashton)在對 P&G 進行簡報時在 PowerPoint 檔中放進這個詞。艾許頓當時的工作是協助供應鏈優化。據他描述,物聯網就像是一個具有感應器的巨大系統,裡面感應器扮演電腦的眼睛、耳朵,對電腦而言,可以看、聽、觸碰周圍方式,是一種全新探索世界的方式。

隨著 Wi-Fi 加速發展家用網路變得普及,智慧家居的夢想開始看起來變得更真實。各家大廠開始展出越來越多這些發明:「智慧」咖啡機可以沖泡出完美的咖啡,智慧烤爐可以精準控制烤餅乾的時間,冰箱也可以自動更換過期牛奶。第一台具有這種功能的是 LG 在 2000 年上市的連網冰箱可以盤點冰箱架子上的食物、提醒注意食物過期日,甚至還內建了 MP3 播放器,但這款冰箱一台要價 2 萬美元。

不過,當感應器變得更便宜,這些連網設備對更多消費者而言,也更能負擔得起。就像貝爾金(Belkin)製造的智慧插頭一樣,讓是一般物體,也能變得有「智慧」;好吧,至少你可以用手機開開關關。

現在的任何物聯網設備都包含一些基本組件:首先是感應器,這些感應器是任何可以收集數據的東西,像是智慧冰箱裡面的鏡頭、或是智慧慢跑鞋裡面的計速器。

在某些情況下,感應器會被綁在一起以收集多種數據:像 Nest 溫控器不只包含溫度計,也有運動感應器;當偵測到房裡沒人,就能自動調節房間的溫度。

為了解數據,這些設備都會有某種的網路連接功能(如 Wi-Fi、藍牙、蜂巢式網路、衛星),還有能在其中儲存、分析數據的處理器。數據這時就拿來執行功能——如智慧冰箱裡沒有牛奶紙盒時,就會自動訂購更多牛奶,或者是根據設定,自動調節溫度。

不過大多數人都是等到語音控制實用化,才開始在家裡裝設「智慧」設備系統。2014 年亞馬遜推出智慧型喇叭 Echo ,內建一款名叫 Alexa 的語音助理。但在更早的 4 年前,蘋果就已在你的手機內推出自家語音助理 Siri,差別只在 Alexa 被應用在智慧喇叭內,而且可以控制你家中所有的「智慧」裝置。

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讓語音助理成為智慧家居的核心有下列作用:不僅消除消費者對物聯網的未知神秘感,也可以鼓勵他們買更多具有網路功能的小玩意,開發人員也會據此創建更多「技能」或物聯網指令讓語音助理學習。

 亞馬遜的智慧型喇叭 Echo。Photo Credit:Shutterstock/達志影像

就在亞馬遜推出 Alexa 的同一年,蘋果也推出 HomeKit 可以互相串聯蘋果硬體,讓不同裝置間來回傳輸數據形成網路。這些整合後的聲音已經把物聯網的格局從單一用途的自動化,轉變成一種更具整體性的系統。例如,你只要告訴 Google的 語音助理「晚安」,指令就可以把燈光調暗、鎖好前門、啟動保全系統並把鬧鐘打開。

另外,LG 的 SmartThinQ 平台則連接許多家用設備,因此你可以從智慧冰箱的螢幕選擇巧克力餅乾食譜,就會自動讓烤箱預熱好。硬體製造商認為這就是未來,但這同時也是把更多物聯網設備銷售出去的省事之道。如果你已經擁有亞馬遜 Echo,當然就需要買一些東西來讓 Alexa 控制。

物聯網把網路所有的優點帶到燈泡、恆溫器等設備上,但同時也帶來所有物聯網的問題。人們把他們的喇叭、電視、冰箱、鬧鐘、牙刷、燈泡、門鈴、嬰兒監視器、安控設備和 Wi-Fi 連接,這代表房子裡的每個設備都可能被透過網路破壞。

試想這些網路連接可能帶來的問題:當你的 Wi-Fi 故障,你的家電也會跟著壞了。是路由器的問題嗎?這意味著你無法用智慧恆溫器把暖氣打開,或者智慧門鎖也無法解鎖。這些事情在過去都很簡單,如今卻變成一種潛在的大缺點。這些裝置很可能不聽實體按鍵的話,仍需要 Alexa 的指令或智慧手機的控制才能運作。這些設備中還有許多必須在專有軟體上才能運作,代表如果製造商破產、被出售或停止發布軟體更新,你看似聰明的小玩意,就會變成無用的塑膠垃圾。

即使不談這種故障,把所有設備和網路連接,也代表讓和 Wi-Fi 連接的裝備暴露在被駭客攻擊的風險下。蘿拉・德納迪斯(Laura DeNardis)在她最新的著作《萬物聯網》(The Internet in Everything)中,把這種網路安全威脅視為當代最大的人權議題。這種風險不僅是某些喜歡惡作劇的人會骸進你的智慧洗衣機,讓脫水循環功能停擺,或者是你的 Nest 攝影機會被駭,駭客還留下一條訊息要你訂閱 PewDiePie 的 YouTube 頻道,上面有自己被偷拍的影片(是的,這確實發生過。)

一顆被駭的智慧鎖代表有人可以輕鬆打開你的前門。駭客只要駭進夠多的智慧熱水器,就可以讓整座城市陷入停擺;一台容易受到攻擊的設備,就可能會危害整個網路。正如《WIRED》的資深撰述莉莉・海・紐曼指出的,「物聯網設備已經被徵召成為大型殭屍網路的一環,危及各國安危,也被駭客竊取加密貨幣,並在一連串電網攻擊中被操控。」

駭客甚至把物聯網偷拍影片放在 PewDiePie 的 YouTube 頻道上。Photo Credit:PewDiePie

連網裝置所帶來的威脅,不單單只是因為它們和網路連接,而是硬體製造商在設計產品時,並沒有把網路安全視為優先。2016 年,名為 Mirai 的惡體軟體利用 60 萬部物聯網裝置的安全漏洞,發動大規模阻斷服務攻擊(DDoS)。

隔年,被稱為 Krack 的攻擊會感染幾乎每一個和 Wi-Fi 連接的連網設備,這種攻擊很殘酷也很難預防,一部分原因是物聯網會在很多不同的操作系統上運作。當電話或電腦被病毒攻擊後,軟體製造商通常會很快發布補救措施。但像路由器、連網門鎖通常不會收到必要的軟體更新,甚至其中有很多,連和電腦相同的安全協議都沒有。Krack 攻擊後,一位網路安全的研究者就預言,「就算過 20 年,物聯網還是像現在一樣不安全。」

無論是對公司或消費者而言,連網設備遭到駭客的攻擊都是大問題。2014 年有駭客從Target 百貨的系統中竊取 4000 萬筆顧客信用卡資料。你問他們是怎麼駭進網路的?駭客就是先發惡意軟體電子郵件給 Target 的空調供應商,這間供應商也有 Target 網路的遠距登入權。當供應商一打開郵件,駭客也獲得了登入權限。

另外,2019 年亞馬遜也被消費者告上金額達 500 萬美元集體訴訟。這些消費者的連網門鎖一直遭到網路攻擊,駭客不斷透過他們的連網門鎖騷擾他們並要求贖金。(該公司則否認連網門鎖的安全性有問題,只聲稱是這些消費者用的密碼太容易被破解。)

這些安全漏洞催生了加州《物聯網安全法》,而在類似的法律中,這部法是第一部針對物聯網,提升物聯網產品製造商安全標準的法律。這部法律不只適用於任何能連上網路的設備,也要求產品在進行開發與設計時必須進行一系列的網路安全檢查。

目前,這些要求相當簡單——基本上就是更好的身份認證機制和密碼管理——但這已是規範連網設備的安全的重要第一步了。2019 年,奧勒岡州也跟隨加州的腳步,制定自己的物聯網安全法,要求設備製造商得在物聯網設備中建立「合理的安全功能」。

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再來是隱私問題,如果你家中到處都是相機、麥克風,實際上這些設備是在對你監視、監聽。物聯網中的所有東西都在蒐集數據,而且這些數據都很有價值。

在最近的一項研究中,研究團隊發現他們調查的 81 個物聯網設備中有 72 個會和第三方共享和原始製造商無關的數據。這代表你個人生活中的細節——就如你的智慧牙刷、智慧電視、智慧喇叭所宣稱的美好生活——都可以再被包裝、販售給其他人。

Google 和蘋果都在 2019 年承認他們的智慧喇叭所擷取的錄音都由承包商審查,包括某些私密而笨拙的錄音片段。亞馬遜則和 400 多個警方部門建立合作關係,警方使用亞馬遜智慧門鈴攝影機所拍攝的畫面來監視社區。不斷擴展的物聯網,不只影響個人隱私,還可以在我們去的任何地方建立由電腦所組成的監聽、監視網路。

物聯網的未來

有朝一日,物聯網會達成真正意義上的「萬物互聯」。世界上的各種物體可能會一直察覺周遭範圍動態,並和我們每個人產生互動與反應,因此智慧恆溫器會根據你的體溫自動調節溫度,當你上床睡覺時,房子也會自動上鎖。你的衣服可能會有連網的感應器,你周遭的事物會隨時對你的動作做出反應。最近已經發生的就是 2017 年 Google 宣布 Project Jacquard(指透過標準生產流程,把觸控技術織進紡織品裡,延展服裝的互動性),創造出未來的連網衣物。

根據 Statista 所蒐集的資料,在 2018 年全球就有 230 億部連網裝置。到了 2025 年各界預測這個數字可能快速成長至 750 億部,人們也會對這種一直上線、蒐集數據的設備越來越習慣。而另一股動能,則是廠商一直夢想能把所有東西都連上網。這種願景不只遠遠超過你的家居設備,甚至是你的衣服、智慧辦公室、智慧建築、智慧城市。

舉例來說,智慧醫院的病房裡將有感應器提醒醫生務必要洗手;飛機上的感應器則會幫助預測土石流等自然災害;自駕車會連網,並沿著佈滿感應器的道路行駛。政府也會透過物聯網追蹤家庭的能源消耗、管理他們的能源網需求。

然而,物聯網發展也可能導致新的網路戰爭:試想一個反派演員在死寂的冬天讓各個智慧溫控設備停擺,或是駭進連網的心律調節器、胰島素泵。物聯網也可以創造出新的階級系統,有無機器人女僕就有很大差別。或是如同雷・布萊伯利(Ray Bradbury)在 1950 年代創作的短篇故事所描述,所有的人都可能會消失,但那些會自己準備餐點、掃地的智慧家庭將會永久存在。

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無論我們是否喜歡「那裡」,如果人類實現這種願景,就需要傳輸資料速度更快的網路,也就是 5G。長久以來,瘋狂快速的網速一直是無法成真的空頭支票。但如今真正的 5G 已經近在眼前了。

2020 年的新冠疫情把日常工作、生活大幅拖入虛擬網路空間,讓聯邦通信委員會(FCC)加速現有網路基礎設施的時間表。這對遠距工作、遠距教學來講都是好事,也會加速其他連網設備的普及。

中國已經非常接近在全國範圍內採用 5G 標準,2020 年也已經開始在醫院病房中測試 5G 驅動的機器人,保護醫師免受新冠肺炎等傳染疾病傷害。即使沒有 5G,2020 年物聯網也已經對醫療保健產生影響。像是研究團隊也使用手機中的 GPS 追蹤病毒,公衛工作者則用感應器監視隔離區中的患者。醫師會使用無人機、機器人等連網設備來運送藥物,並檢視病人是否有接觸感染風險。

另外,我們還得讓這些設備免受無線電波干擾,不過得找到更好的方式來保護透過無線電波傳輸的數據。最近,瑞士加密物聯網公司 Teserakt 提出植入加密設備,保護從物聯網裝置流出的數據。

目前,美國國防部創新部門——國防高等研究計劃署(Darpa)也正在努力改善軍隊內各種物聯網裝置的資安科技。這項計畫被稱為 CHARIOT(物聯網大規模加密架構),試圖讓很多低成本的加密技術成為顯學,讓連網設備更難被入侵。國防高等研究計劃署的發明不僅侷限在軍事領域,無人機、GPS、自駕車、全球實際的網路都來自該部門的研究項目。因此,如果該部門可以強化軍方物聯網的安全防線,它也可能幫助你把不起眼的 HomePod 提升資安等級。

還有一些想法,可以為物聯網設備創建更好的標準,並讓各個不同設備能彼此相容,不管是哪家公司製造,或內建哪個語音助理都一樣。然而,在物聯網改變未來前,它們都必須得先正常運作。嘿,Alexa,你可以幫忙一下嗎?

責任編輯:Chris
核稿編輯:Anny

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