COVID-19疫情至今仍餘波盪漾，隨疫情起伏而時鬆時緊的封城或社交距離管制措施，對人們的日常生活跟經濟活動造成巨大衝擊，運輸、物流及零售產業更是首當其衝，面臨前所未有的考驗。
然而，危機往往也是轉機。回顧2020年，官方與民間企業無不急中生智，或是在公共場所設置影像式體溫監測儀、為既有的監控系統添加人流計算功能，或是用無人機來運送貨品、執行場域巡檢、清潔等作業。
這些緊急應變措施，在2021年的CES展會上，取代了智慧交通、智慧建築，成為最受關注的智慧城市議題。可以想見的是，除了各種感測技術將因生理數據量測、人流監控與無人物流的需求大增而直接受益外，人工智慧(AI)也將在智慧城市的各個面向中，發揮更大作用。
從CES看智慧城市新元素 非接觸式感測大行其道
跟往年相比，2021年的CES很不一樣。由於COVID-19疫情席捲全球，實體商展幾乎不可能舉行，因此今年的CES全面數位化，改在線上舉行。且環顧各家科技大廠的展示內容，除了每年都有的新手機、新電視外，各種環繞在數位轉型概念下的新產品、新應用，才是整個展覽中最吸睛的焦點。
雖然這些從防疫需求所衍伸出來的應用，可說是五花八門，但本質上可分成兩大類，一是結合了感測與網路技術的典型物聯網，另一類則是無人自主機器人。以技術成熟度來說，無人自主機器人大多還在測試或概念驗證階段，距離大規模應用還有一段距離，但物聯網型態的防疫應用，則已進入大規模布署，例如遠距體溫偵測、社交距離追蹤、接觸追蹤等。
體溫偵測大行其道
其中，由於COVID-19的主要症狀之一是發燒，因此許多公共場所都開始設置遠距體溫量測系統，以過濾出有發燒症狀的人。也因為這個緣故，已經存在多年的紅外線影像感測，在2020年瞬間從只能在特定場域看到的利基型應用，變成你我日常生活中天天都有機會看到的科技設備(圖1)。
也因為潛在的市場需求龐大，博世集團(Bosch)在CES 2021期間，發表了結合AI技術的體溫偵測攝影機。該攝影機的工作範圍在2.5~4.5公尺之間，誤差在攝氏0.5度內，並利用AI技術來降低環境因素對感測結果的干擾。舉例來說，身體各部位的溫度本來就不一樣，但該攝影機因為結合AI，可以辨識人的輪廓，所以只會量測人的頭部溫度，不會被其他部位的溫度數據所干擾(圖2)。
無獨有偶，西門子(Siemens)近期也在其智慧建築平台上，添加了整合人臉辨識跟體溫偵測的新產品(圖3)。從其產品設計來看，西門子這款設備是辦公室、大樓門禁系統的一部分，而非獨立的體溫攝影機。結合體溫偵測跟人臉偵測，公司或場域的擁有者可以在人員出入控管中，添加體溫這個新的條件參數，如果有員工明明已經發燒了卻還想進辦公室工作，即便該人在白名單內，還是會在門口被攔下來。
這兩種設計正好可以應對不同的場域規畫方式，獨立型設備適合應用在公司大廳、公共場所等相對開放場域的人員進出，但如果是已經帶有閘門或自動門設備的場域，西門子所規劃的整合型方案就比較合理。以捷運系統為例，雖然車站本來就有閘門設備，但因為體溫攝影機沒有跟閘門設備整合，為過濾乘客的體溫，捷運公司還得派人手在體溫攝影機旁邊站崗，很不具經濟效益。
落實保持社交距離 毫米波雷達找到新商機
原本主要應用在汽車跟工業場域，主要負責用來偵測距離的毫米波雷達，在這波疫情中，也找到進軍商辦場域的契機。
英飛凌(Infineon)大中華區電源與感測系統事業部市場總監廖明頌(圖4)表示，雖然在許多智慧城市或智慧建築的場域，例如辦公大樓、展覽中心、停車場等，都已經有影像監控系統存在，但影像監控攝影機取得的資料是沒有深度資訊的平面影像，因此，若是需要量測距離的應用，既有的影像監控系統，並非理想的解決方案。
此外，監控攝影機的電子元件成本雖然便宜，但鏡頭是昂貴的，而且在光線條件不好的環境下，除非搭配紅外線，否則很難取得清晰的影像。而且，影像傳輸需要很高的頻寬，若要實作人流偵測功能，又要搭配性能較強的CPU做邊緣運算，因此，如果要用影像監控系統來實現比較複雜的功能，其整體成本會相當高昂。
由於有這些限制因素存在，使得毫米波雷達跟影像監控攝影機成為很理想的互補技術。同樣以人流偵測應用為例，基於毫米波雷達的方案，只需要Cortex-M4等級的MCU就可以處理雷達所產生的資料，而且在通訊方面，只要搭配NB-IoT或Sigfox這類窄頻技術，就已經是綽綽有餘。因此，基於毫米波雷達的人流偵測，其成本遠比基於影像監控要來得低廉許多。
在COVID-19疫情期間，為了維持社交距離及避免人潮聚集，有許多業者開始發展基於毫米波雷達的感測應用。除了最基本的人流跟人數計算外，也有將雷達安裝在天花板上的崁燈位置，由上往下監控場域內每個人之間距離的應用。
除了人與人之間的非接觸之外，毫米波雷達也可以用來實現人與物之間的非接觸。在汽車駕駛艙內，很多車廠的高階車款都已經採用基於毫米波雷達的3D手勢控制，避免駕駛人為了操作車內設備而分心。同樣的概念也可以用在很多辦公大樓的設備上，例如電梯控制就可以改用毫米波雷達，讓使用者不必接觸按鈕，也能操作電梯。
接觸史追溯系統實現方法各有千秋
除了避免COVID-19感染者接觸到其他人，導致病毒傳播外，由於病毒有潛伏期，倘若有人確診，其發病前的接觸史追溯，也是防疫工作的重要一環。因此，如何追蹤特定場域內活動成員的接觸史，也是智慧城市/智慧建築在疫情爆發後出現的新需求。
不過，這個應用對於當下的歐美市場，意義已經不大。因為當地疫情已經失控，這種精細的疫調實際上已不具可行性，只有在台灣、紐西蘭這類疫情管控得宜的地方，才有可能靠著疫調來防止病毒傳染。
也因為如此，來自不同地方的供應商，對於接觸史追蹤，提出了不同的做法。以室內定位跟藍牙信標(Beacon)為核心業務的台灣廠商太和光，就推出了以藍牙Beacon技術改造而成的接觸史追蹤解決方案。
太和光執行長吉正然表示，在硬體層面，該公司的接觸史追蹤可以用兩種架構實現，一種是不用安裝藍牙信標作為基礎設施，只靠用戶端裝置來記錄接觸資訊的方法，另一種則是以藍牙信標作為基礎設施，持續收集場域內各用戶端裝置的接觸史資訊。
完全靠用戶端裝置來追蹤的成本是最低的，因為不需要拉線安裝新的硬體，只要配發支援藍牙的智慧手環，或是在員工識別證上加裝藍牙發射器模組(圖5)，當有人確診後，再把資料從用戶端裝置上下載到PC上，搭配太和光提供的分析軟體來追蹤確診者的接觸史。但這種作法必須犧牲即時性，即便有確診者出現，管理者仍須把所有人身上配戴的用戶端裝置收集起來，統一下載資料，才能做事後追蹤。
相較之下，基於藍牙信標的方案則必須到場域施工布線，雖然這類硬體很便宜，但安裝施工的成本比較高。使用藍牙信標的優勢在於所有資料都是即時的，確診者出現後，管理者可以很容易進行接觸史追蹤分析。
西門子則是選擇用軟體方法來強化其Enlighted平台，活用既有的硬體基礎建設，達到實現接觸史追蹤的目標。西門子智慧基礎建設資深技術經理譚振波(圖6)指出，該公司針對智慧建築所提供的Enlighted平台，原本就包含由智慧感測器組成的感測器網路，可以偵測場域內的人流跟空間使用狀況。
Enlighted所搭配的智慧感測器(圖7)，是一系列由軟體定義的感測器，具備環境光、紅外線、溫度、能源使用狀況的監控功能，原本是為了實現室內照明、空調的自動調整而存在，但只要軟體上稍加調整，場域的擁有者不用布建新的硬體，就可以執行接觸史追蹤。而且，因為這項功能是在既有的Enlighted平台上發展而來，因此系統整合度很高，管理者不用再安裝獨立軟體，就可以獲得這項功能。
疫情帶動智慧建築加速導入
2020年是科技創新如脫韁野馬般狂奔的一年。失控的疫情，意外讓許多原本要花好幾年，甚至是十年以上才能走完的科技應用發展道路，都在短短幾個月內走完了。
智慧建築就是一個典型案例。因為智慧建築跟建築有很密切的關係，通常得要有新的建案或場域計畫，才有機會一併導入，故智慧建築的概念雖已存在很多年，但普及速度一直很溫和，沒有爆發性的成長。COVID-19疫情，改變了這個局面，讓智慧建築相關需求快速竄起，許多醞釀多時的技術，也跟著找到突破點。
從更宏觀的角度來看，建築的智慧化，其實就是中小型場域的數位轉型，而整個城市的智慧化，有一部分亦必須建築在中小型場域智慧化的基礎上。疫情加速場域的數位轉型，讓傳統空間變成智慧空間的趨勢已經十分明確，接下來，智慧城市的發展，想必也會因為個別場域的數位轉型，而走得更快、更穩健。
