EDN今年60歲了!在過去的一甲子,無線技術突飛猛進,實現了人類無遠弗屆的通訊;而在未來的60年,我們又將在這個技術領域看到什麼更精彩的進展?

智慧型手機會變成「軟骨頭」

為了實現讓終端設備能夠隨心所欲變換形狀的目標,未來所有的電子零組件將會朝軟性、可撓取的方向發展;例如Nokia就展示過一款透明的軟性智慧型手機概念,能纏繞在手腕上或是鋪平在桌面上使用。

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圖1 Nokia的軟性透明智慧型手機概念。(圖片來源: Nokia)



該軟性透明手機概念搭配一個圓形夾扣,能供使用者佩戴在身上,不用把手機從包包裡拿出來就能收到來電訊息。

石墨烯電晶體實現更小巧的通訊裝置

IBM開發了一種三段式(three-stage)石墨烯RF接收器IC,成功將所有關鍵RF元件包括電感、電容以及FET整合在一起(圖2右上角的顯微鏡放大影像);而如果將十數顆石墨烯RF IC整合在單一晶片上(圖2左下角小圖),能實現只需要2平方公分RF前端的智慧型 手機等無線裝置。

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圖2 IBM開發石墨烯RF接收器IC。(圖片來源:IBM)



「精確的」可穿戴式裝置將一統無線通訊江湖

根據調查,有一半以上的消費者認為可穿戴裝置最重要的特性就是量測各種資料的精確度,若產品在這方面不能令他們滿意就不考慮採購;而專注於生物特徵感測技術供應商Valencell認為,隨可穿戴式裝置的精確度年年提升,這類產品會稱霸無線通訊應用領域。

可耐受駭客入侵的通訊網路

在未來,通訊網路將藉由採用一種能有效監督底層通訊、杜絕惡意軟體執行的訊息系統,變得「可耐受入侵(intrusion tolerant)」;圖3所示為美國約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins University)所設計的一種可耐受入侵網路,能避免主基礎設施如電網以及雲端機房被破壞。這種可耐受入侵網路據說已經通過評估測試,在遭遇攻擊時還是能維持基本服務運作,預期在成本進一步下降之後,能在2076年以前獲得全球性大規模佈署。

只要開口就能遠端遙控家電

在2076年以前,所有的遙控技術都會能支援語音指令;只要利用一個能支援Bluetooth LE、ZigBee RF4CE甚至其他無線連結技術的超低功耗平台,能實現語音遙控電視機、機上盒等消費性裝置,甚至比現在的紅外線遙控器更省電。

軟體定義無線電

今日的智慧型手機以及其他無線裝置,包括機器對機器通訊(M2M)與物聯網(IoT)設備,必須要能對應不同國家的通訊頻段執行相同的功能;這意味著同一個裝置中需要很多個不同的RF前端。

不過軟體定義無線電(SDR)將可解決這個問題,單一RF能調整為不同頻率,不需使用多個RF元件。

從5G到10G

我們預期5G通訊頻段與網路將在2020年取代4G;而到了2076年,蜂巢式通訊技術應該已經進展到10G。只是到目前為止,還沒有人能預測得了60年後會怎麼樣…筆者的大膽猜測是,因為5G的目標是更有效管理整個頻譜──從超音波到超紫外光,還有更快的資料傳輸速率、低功耗、低中斷、低延遲,更佳的覆蓋率、擴充性、可靠性及更低的基礎建設成本。

那麼從6~10G通訊應該會有的是:所有家用裝置都能無線連結(電線全消失)、點對點通訊(減少骨幹網路阻塞)、所有頻段通訊協議相容、Li-Fi光通訊(以LED訊令來通訊)的整合,以及骨幹網路與低軌道衛星通訊的整合。

RFID標籤更加無所不在

無線RFID標籤其實一開始據說是蘇聯情報人員發明的竊聽工具,在1945年誕生時採用的是聲波振動隔膜,後來才以RF諧振器取代;無論如何,現在被動式RFID標籤已經被廣泛應用,例如防寵物走失等等,而到了2076年,估計每一個出廠電子裝置都會內建RFID功能,因此再也不會發生設備遺失的情況。

全面進化的人工神經網路

人工神經網路(Artificial neural network,ANN)被視為能解決多項式時間(nondeterministic polynomial time)困難多變量問題─被稱為NP完全(NP complete)──的唯一技術(量子電腦也被認為能解決NP完全問題,但尚未獲得證實);在另一方面,ANN也被認為能以混合訊號材料(如memristor-憶阻器)或是模擬數位網路(如IBM的True North)輕易架構,解決NP完全問題。

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圖3 可耐受入侵網路架構。



現在當紅的深度學習其實僅是ANN的牛刀小試,到了2076年的超導ANN──無論是混合訊號、全數位或是以量子為基礎──將成為全宇宙最聰明的人工智慧。好消息是,ANN不是要取代所有人類的工作,而是藉由與人體植入裝置的持續無線連結來擴展人類的能力,讓一個只有平均智商的人變成愛因斯坦(Einsteins),而高智商如愛因斯坦的人…會變成半神?

廠商之間的全新競爭模式

遠在2076年來臨前,無線/連網消費性電子裝置就會變得無所不在,它們的市場特色將會跟著消失,除非具備與消費者日常生活的全方位關聯性(omnirelevance)─也就是它們對消費者的生活風格、壽命帶來之影響。這種全方位關聯性的建立,在於理解消費者接受一個品牌的心路歷程,如此才能應對越來越激烈的品牌競爭。