Best Paper Award in IEEE International Symposium on Cloud and Service Computing (IEEE SC2-2016)

Our paper, titled “Supporting Edge Intelligence in Service-Oriented Smart IoT Applications”, has been awarded the best paper award in 2016 IEEE International Symposium on Cloud and Service Computing (IEEE SC2-2016). The paper can be found at IEEE Expore Library. The paper is the partial results of our WuKong Project.

This paper presents the edge intelligence support for smart IoT using the service-oriented architecture. InIoT, there are many sensors deployed for different purposes. Sensors of different modalities must be integrated and their characteristics analyzed to enhance the system intelligence. In this paper, we present the edge computing framework in the WuKong-based IoT architecture. WuKong is an IoT middleware that supports dynamic compositions and deployments of user-defined IoT applications. The edge framework pushes the streaming processing capability from cloud to edge devices, inorder to better support timely and reliable streaming analytics to enhance the performance of smart IoT applications. We have designed annotation based programming primitives for developers to add their own online learning capabilities on edge servers. Using an extendable pipeline design, intelligent components on edge may be used to build smart services inIoT applications.

Advertisements
Posted in Awards, Researches | Tagged

RoboCup 2016 觀察

離開德國,結束為期將近一週的 RoboCUP 2016 行程, 疲倦但是收穫滿滿的回台北。在會議中的五天,除了最後一天聽演講,其他每一天整個團隊十個人都是早上七八點集合,晚上十點,十一點回飯店,超級精實的行程。因為來不及把所有新的規則都實作完成,今年只能進入  Outdoor Challenge 的前四名,要繼續努力。

IMG_2304 IMG_2281 IMG_2298

這個會議應該所有參加過的會議中人數最多,成員範圍也最大的一個:年紀可以從10歲到80歲。成員背景從業餘愛好者,中小學生,大學研究生,各國國家實驗室成員都有。

IMG_2320幾個重要的趨勢

  • 人機(器人)互動:兩年前 pepper 機器人開啓大家對人機互動的想像,雖然 pepper 在今年的展出中沒有令人驚豔的發展,但是,現場許多廠商已經開始慢慢追上。要將機器人推廣至一般商業應用,這是必要且重要的一步。這部分的計算量相當大,傳統使用 MCU 開發機器人的方法已經捉襟見肘了。接下來在機器人上加入 GPU 以及 APU 已經是一個不可避免的趨勢。 APU 是台灣許多產學界先進的專長,值得努力一搏。現場看到一個 event base camera 元件就價 2500 歐元。 與雲端連結也是無法避免的趨勢,因為要了解人類的行為模式的計算複雜度太高,實在很難在機器人本體上完成。開發相關的雲端服務應該有很大需求。
  • 多機器人協同合作:足球講求的團隊合作,比賽中已經看到機器人具有團隊進攻防守的能力,尤其是在 small size league 的比賽中,機器人高速走位傳球,甚至必須慢速播放影帶才看得清楚機器人間的帶球,走位、過人以及傳球是如何完成的。對其他的應用領域來說,這意味著機器人可以經由影像了解自身所在的環境,並且計算出最合適的策略。
  • 使用機器學習控制機器人:透過學習讓每一個機器人產生合適的控制方式,是一個大家都在努力的方向。機器人雖然是工廠統一生產的,但是,零件會損耗,所在環境也不是控制中的環境,傳統的控制方法,大量的參數調整讓機器人的運作會變得非常不穩定,勢必要有新的方法處理大量的環境與機器人本身的變異性。現場已經有機器人可以經由幾百次的學習,就可以在從未試過的表面上行走。幾百次的學習對人類來說可能很多,但是,對機器人僅是幾分鐘就可以完成的過程。
  • 軟體決勝負:機器人的硬體開發還會持續進行,但是,若硬體零件過多或複雜,讓機器人的維護成本過高,會是一個危機。在許多共通平台(像是pepper,達爾文)出現後,利用共通平台開發出差異性的服務,就能取得很好的商機。在我們參加的標準平臺組中,不同隊伍的機器人表現有相當明顯的差異。機器人的應用開發勢必要加緊腳步,下個學期,我們在台大將先嘗試一門物聯網與機器人合作的課程,讓同學從簡單的互動先開始。

IMG_2527

Posted in News, Researches | Tagged

2016 IOT DEVCON Conference

和以往參加的學術會議不同,這次的會議使以開發者與廠商為主的會議。參加前預期會有許多自創者(makers)參加這次會議,也預期會有許多類似 Arduino, Rasperberry Pi, 與 Edison 等平台的參與。但是,參加展覽的反而是技術等級相當高的廠商,例如:好久不見的即時作業系統 Lynx,MathWorks, Mentor Graphics 等廠商展出它們在 IoT 方面所能提估的服務。當然,也有一些新創公司,像開發新型態記憶體 CBRAM 提供比 Flash memory 還要省電,存取速度接近 DRAM 的 Adesto, 鼓吹 Edge Processing 開發模式的InfoBright等公司。整體來說,會議中可以看到 IoT 的技術越來越成熟,雖然商業模式還不是很明確,但是,建構 IoT 系統所需要的元件越來越完備。參展的廠商數量不多(30 ~ 40 左右),但是,技術的深度夠,不再是高來高去的大廟會。

今年的展覽重點很顯然是以 security 為主,這似乎這一年許多 IoT 展會和會議的相同現象。這應該是回應許多對 IoT 中資料的安全性與隱密性的質疑。資料編碼(Encryption)朝向使用專屬IP的方式是大部分廠商對提供傳統非對稱金鑰(Asymmetric Key)的解決方法。令人驚豔是 RubiCon Labs這間公司反其道而行鼓吹使用對稱金鑰(Sysmmetric Key)以降低解碼與編碼在 IoT 裝置所需的計算能力需求與能耗需求,他的主要賣點在於能夠安全的保護主金鑰(Root Key),然後使用 Key generator 動態產生對稱是金鑰,提供安全有效率的通訊。有興趣的朋友可以

金鑰管理(Key management)是當 IoT 系統大量部署後必須面臨的問題,因此,可以看到幾家廠商主打這類的解決方案。例如:可以透過加密 token 提供IoT終端裝置間通訊的解密金鑰,如此,僅有擁有 token 的裝置可以獲知通訊的內容。WuKong 目前思考的 token-base service 的服務方式與此一服務非常契合,不僅可以提供安全的通訊,結合後也能夠提供動態的服務連結。

智慧城市的應用在本次會議的會場中並不普遍。芝加哥應該美國目前在智慧城市中最積極的一個城市,CISCO是芝加哥智慧街燈的主要廠商,目前芝加哥的智慧街燈利用感測偵測街口過馬路的人數,以動態調整路口紅綠燈的秒數,避免路口沒人但是汽車卻在路口停等的現象。

硬體廠商在本次會議算是多數,提供開發具有通訊能力,低耗能,高計算能力的 IoT 平台,作為系統開發的基礎。大部分是 Application Processor 加上 MCU 的架構為主,許多平台裡面都用的 ARM 的核心,。

會場中可以看到許多 IoT Gateway 的方案,但是,差異性不高。可預見這將會是一場血流成河的市場。增加計算能力,儲存能力與加密解密,是普遍的策略,差異性不高。

Edge Processing 的概念在這次的會議中開始出現。這與悟空(WuKong)一直以來提倡的概念相同。資料應該在現場先處裡,包含去除雜訊,整合(Aggregration),或與鄰近的裝置交換資料進行運算。這個架構,除了可以大幅縮短資料取得的延遲,降低資料傳輸量,也可以避免 Cloud-based IoT 遇到的 Scalability Issue。InfoRights, ThinkWorx 與 IntrinSync 都以這個概念提供各自的解決方案。

Posted in Researches | Tagged , | Leave a comment

IEEE Internet of Things Design and Implementation 2016

A new conference on the Internet of Things starting in 2016, called “IEEE Internet of Things Design and Implementation”, will be initiated. It aims to become a premier systems conference in the fieldI. It is time for a top-grade
IoT research conference.

Take a look at their website:
http://conferences.computer.org/IoTDI/

Posted in News, Researches | Tagged , , , ,

什麼是一篇論文的「貢獻」?

論文的「貢獻」是一篇工程論文中非常重要的部分,沒辦法簡明扼要說明論文的貢獻,通常是不會被高品質的期刊、研討會接受的。常見的錯誤寫法是
The paper/thesis develops Algorithm X to improve the performance for Y times to solve Problem Z. 
以上的寫法是說這篇論文做了什麼「工」或「事」,並不是貢獻。那到底什麼是「貢獻」?「貢獻」一詞指的這篇論文對這個領域產生什麼樣的影響。用一個生活上的例子來說明,就很容易懂。
「腳踏車」的「貢獻」是什麼?
如果依照一般論文中常見的錯誤方式回答會是,
「腳踏車」的貢獻在於把兩個圓形扁狀的物體,使用剛性連桿連接後,並且利用不同大小的齒輪與鏈條,產生巨大的前進動能,最高可縮短移動時間達到 10 倍。
很荒謬不是嗎?一般人的說法可能是,
「腳踏車」的「貢獻」在於讓人們以省力的方式移動。
後者的說法明顯淺顯易懂,切中要點,這個說明告訴讀者這篇論文的重要性為何,有了這篇論文解決了什麼問題,讀者可以在這篇論文的基礎上,發展什麼樣的新技術。
Posted in Researches | Leave a comment

四歲孩童 也能開發物聯網服務

智慧聯網 應用與商機探究(四)

物聯網的服務千萬種,為了滿足各種產業物聯網應用服務的開發人員,在開發服務應用系統的需求,台灣大學資訊系、加州大學爾灣分校電機系、開源軟體開發者與英特爾研究室特別組成跨國團隊,開發出一套「悟空(WuKong)物聯網服務開發環境」。

台灣大學資訊工程研究所施吉昇教授表示,悟空(WuKong)團隊的目標在開發一個可以連結物聯網產業鏈與使用者的智慧型虛擬中介軟體,包含物聯網服務(IoT Services)開發環境、虛擬機、物聯網服務(IoT Services)安裝與服務更新。

物聯網服務面對的挑戰比智慧手機更複雜的環境,包含多樣性產業需求、更多樣性的硬體平台、企業等級的服務品質需求、多樣性的通訊協定、全年分秒不停機的運作需求、以及服務需求變化等。

施吉昇指出,現有物聯網大多以客製化方式設計與開發,其主要原因為新興應用系統缺乏可重複使用的軟體元件與服務,多樣性的硬體平台,以及缺乏物聯網軟體服務標準與通訊標準。此一設計與開發方式與 90 年代後期智慧手機應用軟體的開發遭遇相同的困境,而首波智慧手機應用軟體開發的失敗開發經驗,也見證此一方法的確不可行。

2007 年後,智慧手機透過平台標準化,包含標準虛擬平台(如 Android) 以及標準硬體平台(如 iPhone 與 Blackberry),降低智慧手機應用軟體開發成本,引導建立完整、自給自足的產業生態圈,才開啟了行動應用軟體的蓬勃發展。

「悟空(WuKong)物聯網服務開發環境」專門為沒有經過長期訓練及軟體開發能力的應用程式開發人員而設計,悟空團隊的目標在建立一個開放的物聯網服務開發、安裝、與維護的架構。藉由提供流程導向架構(Flow-Base Programming, FBP)服務開發環境,應用服務的開發者,重在如何將現有服務組合為適切的物聯網應用服務與資料流動,其開發過程,完全與軟硬體平台獨立。

其次,悟空的虛擬中介軟體負責物聯網服務的安裝與維護。悟空虛擬機(NanoKong Virtual Machine)在多樣性的硬體平台上提供標準化的軟體執行環境,目前已完成 Arduino 與 Intel Galileo 平台適用的虛擬機。

施吉昇強調,安裝的過程中虛擬中介軟體會先搜尋環境中的軟硬體平台,針對環境中軟硬體平台的個別能力,將開發者設計服務元件安裝至適切的軟硬體平台,並連結與優化可用的通訊連結,達成萬物相聯,服務無遠弗屆的目標。

悟空計畫網址:https://sites.google.com/site/m2mplatform/


圖說:「悟空(WuKong)物聯網服務開發環境」專門為沒有經過長期訓練及軟體開發能力的應用程式開發人員而設計,連台灣大學資訊工程研究所施吉昇教授四歲的兒子,也能操作無礙

(Original Report: http://www.wa-people.com/2014/08/blog-post_12.html)

Posted in News, Researches | Tagged , , , , , | Leave a comment

IoT Standard

An article on WSJ:New Tech Group Joins Crowded Field to Set Rules for ‘Internet of Things’ points out that new players including Intel and Apples are joining the group of Internet of Things. A new standard group is formed to standardize the communication and computation interoperability among ‘things’ for smart home and office applications.

WuKong, a project we have been working on in last three years, have a different view points. There is no standard for IoT. Communication and computation technology continues to evolve but the appliances at home or office last for several years. Asking all the software deployed on these appliances to meet certain standard is not practical at all.

WuKong provides the middleware for communication and computation so that the appliances can communicate via different communication protocols. When new communication is available and is parts of the systems, the users only need to plug in the new devices and install new communication module, i.e., driver, to the middleware. (The installation can be carried automatically as well.)

Posted in Researches | Leave a comment