下一個物聯網:觸覺互聯網發展機會

 

刊登日期:2021/2/3
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蘇明勇/工研院產科國際所
一、前言
觸覺互聯網(Tactile Internet; TI)正成為物聯網(IoT)的下一個發展目標,包括人機對話與機器對機器的互動,將實現工業、社會和商業領域即時協作系統與創新應用,而隨著5G通訊技術的普及,將加速觸覺互聯網的研究與發展。依據預估,2030年觸覺產品市場預計將達48.3億美元,主要市場包含智慧手機、平板、控制器(遊戲)、VR/AR/MR及車載等終端產品。
 
觸覺互聯網概念係由德國德勒斯登工業大學(Dresden University of Technology)教授Gerhard Fettweis所提出。2012年,Fettweis 教授與團隊除開始研究既有視覺與聽覺傳遞外,也研究如何實現可感受類似人類觸覺的機器人遠端控制。而自從英國倫敦大學國王學院的Mischa Dohler教授在Mobile World Congress 2015發表專題演講後,觸覺互聯網迅速成爲熱門議題。瑞典通訊大廠Ericsson更於2016年與英國倫敦大學國王學院,共同設立5G觸覺互聯實驗室,投資此項科技的研究。
 
依據ITU-T技術觀察報告定義,觸覺互聯網的特點為結合極低延遲、極高可用性、可靠性和安全性的下世代網路,觸覺互聯網將對商業和社會產生顯著影響,為新興技術市場和公共服務帶來許多新的機會。IEEE亦於2015年啟動Digital Sense Initiative(DSI)工作小組,並預計於2022年訂定相關標準。
 
二、觸覺互聯網簡介
(一) 觸覺互聯網的演進
過去行動互聯網時代(Mobile Internet),網路基礎架構主要用於靜態資料、電子郵件、圖片、聲音或影像等內容的傳遞,以因應電話通訊、網頁瀏覽及低解析度的影音傳輸;進入物聯網時代(Internet of Things),則演變為各種智慧終端的互聯,這些裝置大致為低功耗、資源受限制的感測器等,主要用於傳輸低傳輸速率與容許時間延遲的資料,並廣泛應用於智慧城市服務。
 
預期2030年將演進到觸覺互聯網時代(Tactile Internet),未來在高可用性、安全性、超快速反應時間及電信級可靠度的網路環境下,啟動觸覺與回饋可為人機協作增加新的維度,同時改變人與機器的交互運作方式,並滿足多重感官服務需求,改變我們的學習、工作和娛樂方式。
    
圖一、觸覺互聯網的演進
圖一、觸覺互聯網的演進
 
 (二) 觸覺互聯網的概念與架構
1. 觸覺互聯網的概念
觸覺互聯網為新型態的人機互動介面(HCI),整合虛擬實境(VR)、擴增實境(AR)、混合實境(MR)、5G通訊網路、觸覺感知(Haptic Sense)等技術,系統互動反應時間(傳輸與處理時間)小於或等於人類感官(視覺、聽覺、觸覺)反應時間,使人類與遠端環境的互動體驗更直覺、自然、即時,進而達到遠距臨場(Telepresence)以及人類功能增強(Human Augmentation)等目的。
 
觸覺感知具有雙向性,包含對環境施加壓力以及感受環境所受的反作用力,觸覺溝通較傳統聽覺和視覺更為全面,能在遠端環境中進行如臨現場的控制運作,例如在虛擬實境中,使用者可觀察到對應真實環境的虛擬場景,目的讓使用者能有更真實的體驗。
 
以傳統電話或網路電話(VoIP)為例,因應人類的聽覺系統反應時間,延遲時間必須約為100毫秒(100ms),而若要緊急執行精確的遠距視訊手術,則必須在小於1毫秒(1ms)的延遲時間操作手術機械臂與手術刀,患者的高解析度的器官影像、醫療設備數據等即時影像,也必須在毫秒內回傳給醫生。目前大部分遠距手術在4G的網路延遲(20ms)條件下無法達成,但在5G普及後,有可能成為應用的主流---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
    圖二、觸覺互聯網的系統架構
圖二、觸覺互聯網的系統架構

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