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2022年2月19日 星期六

酷寶機器人（Coding Bot）：新北市三重區明志國中智慧教室示範學校專案

酷寶機器人（Coding Bot）：

新北市三重區明志國中智慧教室示範學校專案

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Feb. 19, 2022
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2019 年 5 月 大酷寶


圖 1：。
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2017年7月2日 星期日

[IoT]　物聯網的奧義：智慧（Smart）@Ted好玩自學工坊

物聯網的奧義：智慧（Smart）@Ted好玩
Ted Lee
Jul. 2, 2017

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廣達董事長林百里：「我感覺在五年內『物聯網』是一個大事情，但是『聯網物』是小事情。」[2]
聯網物是指將物連上網，可以想像成未內建網路卡的筆電要外掛一張USB的無線網卡一般。然而，無線網路技術早在十年前（1997年）[3]就已被提出了，猶記得當時還高喊第一代會上網的電冰箱已面世了！
十年過去了，我們家裡的電冰箱全都上網了嗎？很明顯的，答案是否定的。這其中的因素很多，技術面反而不是產業能否興起的最重要考量──IoS（Internet of Services）才是核心！
筆者認為IoS可以概括成兩個層面：內與外。就內涵層面來說，使用IoT的對象是「人」，我們就得站在這個面向思考：Why IoT？
另一方面，就外在層面來說，IoT能帶給我們哪些便利？而這些便利是以前沒有的？──用一句白話來概括：How “smart” are they?
暫不論及內在關於人的各種因素，我們試圖從IoT的三大技術面來談智慧可以發生在何處？要在開發板端考慮呢？還是在雲服務端上？在apps上可行嗎？

開發板端　因為任務單純，一般的開發板只搭載功能較簡易的微控制器（Micro Controller Unit，MCU），而非像PC一般需要使用處理速度快、記憶容量大的中央處理器（Central Processor Unit，CPU）[4]。因此，如果您對前些時日售價down到5美金的零號樹莓派（Raspberry Pi Zero）[5]還有印象的話，在這「錢」景低迷的態勢下，就不要為難硬體設計的廠商們再去開發具有智慧的開發板了吧？
Apps端　除了沿革微控制器在特定用途（special purpose）的夠用的處理速度與適中的記憶容量設計考量外，Apps是在行動載具（手機或平版）上運行的應用程式，這些載具都搭配觸控螢幕（touch screen）以便在移動的空檔中方便「閱讀」及處理少部份的資料。也因為這種適讀不適寫的操作特性，要在apps上處理資料是不合宜的。所以，應該也不會將相將的智慧技術考量進去。
雲服務端　雲端服務或稱為雲計算（cloud computing）是一種將分散的（distributed）電腦資源（computer resources）整合在一塊兒的網路系統（network system）。理想上，它是串連數以千計運算能力強大且資源無限的超超超級大電腦（super computer），也就是說餵給它再海量的數據（big data）它都能吞吐自如。因此，我們正好可以將在人工智慧（Artificial Intelligence，AI）發展火紅的機器學習（Machine Learning）或深度學習（Deep Learning）來實現（implement）大智慧雲並充份展現新魅力！

IoT的產業應用至少包含智慧醫療、智慧交通、智慧居家、智慧建築、智慧城市…等領域。
参考資料：
  1. 六種授權條款。
  2. 大數據X人工智慧引爆新商機——物聯網應用起飛！：https://www.bnext.com.tw/article/40068/bn-2016-06-29-162633-178。
  3. Wi-Fi：https://zh.wikipedia.org/wiki/Wi-Fi。
  4. CPU一般以泛通用（general purpose）為設計考量。
  5. 只賣五美金的樹莓派Pi Zero正續寫開源硬體神話：https://read01.com/5MgMEK.html。
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[IoT]　物聯網是啥？@Ted好玩

物聯網是啥？@Ted好玩
Ted Lee
Jul. 2, 2017

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物聯網（Interner of Things，IoT）泛指植物、動物、寵物…萬物連網的情境。我們用一個淺顯易懂的應用來開啟讀者們對它的想像。接著，再帶出這類應用底層的三大軟硬體技術所串接而成的基礎架構（framework）。
試想：連續假期到了，艾歐提一家人準備要到台東展開四天三夜慢遊之旅。首先，艾爸在智慧手機上把全家一同規畫好的行程透過行動App傳到雲端系統。雲端系統調用大量相關資料進行旅遊行程分析服務後，旋即立刻回傳建議的住宿、採購、行車路線、預算…等等明細到艾爸的手機上。
艾家經過線上家庭會議討論後，將確認清單回傳到雲端系統上，並滿心期待此次的出遊。
出發當天，艾爸把行李交由管家機器人抬到愛車巫伯[2]後，他召喚全家人趕緊到家門口集合上車。接著，巫伯開啟了自動駕駛模式──它除了得不斷地和雲端要到路資外，同時還要持續偵察週遭的行車路況。而這一路上，艾歐提和家人們在車內高聲歡唱著卡拉OK…。

参考資料：
  1. 六種授權條款。
  2. 內建各種控制電路與環境感測裝置，並能讓車體與網路相連。
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[IoT]　物聯網的兩种标準作業模式：地对云與云对地@Ted 好玩

物聯網的兩种标準作業模式：地对云與云对地@Ted 好玩
Ted Lee
Jul. 2, 2017

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[1]

依據控制的方向可分為以下兩種方式。其中，「雲」是指行動apps或雲服務（cloud services）這個端點（end point）；地是指開發板端。
1.空對地：從行動apps打控制信號經雲服務到開發板，例如：在行動app上遠控開發板上內建的LED。
2.地對空：從開發板將感測資料打到雲服務再傳到行動apps上顯示，例如：將室溫測值傳到行動app上顯示。

空對地（圖1）　在第2章中我們展示了使用LattePanda內建的ATmega32U4晶片來控制板上的LED。將之應用到物聯網的情境上則轉變為：在apps上透過雲端服務，可輕易地縱橫網際網路（Internet）來控制遠端（remote）的開發板及其相接的電子電路（electronic circuits）及感測元件（sensory components）。其中，需要在開發板內安裝的作業系統（operating system）上撰寫程式來協助資料的收送與處理。更進一步地，我們還要了解在這個作業系統上的各種程式開發工具來指揮開發板完成指派的工作。
最後，雲端系統提供許多功能強大的服務，並以應用程式介面（Application Programming Interfaces，API）詳列出它的服務項目及服務內容，供apps或開發板上的程式隨時叫用（invocation）。



圖1：空對地模式──遠端控制（remote control）。


地對空（圖2）　開發板取得感測器測值後透過WiFi晶片透過雲服務提供的REST API將之傳到雲服務上儲存[2]。行動app再次透過類似的API將感測值顯示在app中。


圖2：地對空模式──遠端監控（remote monitoring）。
参考資料：
  1. 六種授權條款。
  2. 此時可把雲服務看成雲端資料庫（cloud database）。
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2017年7月1日 星期六

[IoT]　物聯網的三大技術區塊@Ted好玩


物聯網的三大技術區塊@Ted好玩
Ted Lee
Jul. 1, 2017

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物聯網的三大技術區塊：


  1. 行動apps（mobile applications)：泛指手機上的各種應用程式。目前有兩種開發環境：蘋果（Apple）的iOS與Google的安卓（Android）兩大作業系統。前者使用以C語言為基礎的（C-based）Objective-C、Swift作為開發apps的程式語言；後者是以Java語言為基礎（Java-based）的安卓程式語言或積木式的App Inventor來設計apps。
  2. 雲服務（cloud services）：隨著網路技術不斷的提升，連網的速度愈來愈快，我們除了可以將大量的資料上傳到雲端資料庫儲存之外，也可將分散（distributed）在各地的電腦主機利用高速網路串聯起來對這些為數龐大的數據進行各種分析，找出更種有用資訊供後續參考。這類藉由網路串連而開發出的各種功能更為強大的軟體系統稱為雲服務。目前常見的有：微軟的Azure、亞馬遜的AWS（Amazon Web Services）、IBM的Bluemix…。每家廠商皆依各自的專精領域而提供使用者不同的服務項目，例如：使用Azure人臉辨識（face recognition）技術辨識照片主角的性別、年齡…等資訊的How-Old.net。
  3. 各類開發板（development boards）、感測器（sensors）及Wi-Fi模組：我們使用各種開發板（例如：LattePanda、Arduino、樹莓派…等）連接各種感測器來偵測週遭環境的各種狀況（例如：溫度、溼度、PM2.5…等），然後將這些感測資料（telemetry）透過開發板的Wi-Fi模組傳送至雲端儲存，以便進行後續分析。


更進一步來說，上述的這三根支柱，猶如鐘鼎的三隻腳，它們共同撐起IoT這一片廣闊的新天際。毋論是感測器將測得的資料定期經由開發板回傳至雲端彙整、分析，而後以視覺化的圖表顯示在行動裝置上（圖1的順時針方向）；又或者，使用者從行動裝置下達控制命令後，透過雲端將此命令送至開發板來操作感測器及其相關電路（圖1的逆時針方向）。



圖1：行動Apps、雲服務、開發板與感測器技術為IoT的三大支柱。

其中，雲服務通常會提供專屬的應用程式界面（Application Programming Interface，API）提供給開發板或行動Apps來叫用它提供的所有功能。
    参考資料：
    1. 六種授權條款。
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    2017年6月24日 星期六

    [Ted好玩專欄：IoT]　MPU（Micro Processor Unit，微處理器）＋MCU（Micro Controller Unit，微控制器）兩晶(片) 的玩法

    MPU（Micro Processor Unit，微處理器）＋MCU（Micro Controller Unit，微控制器）兩晶(片) 的玩法@Ted好玩

    Ted Lee
    Jun. 24, 2017

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    自從Arduino在2003年面世後[2]，開始有人為它添加各式各樣的擴充板（extension shields）。這些板子中，有一類的「飛行翼」，像ESP8266者流，使之可以衝向雲端而完整介接了整個物聯網的最後一哩路（the last mile）[3]。因此，時至今日，各類常見的物聯網開網發板中若內含Arduino功能者[4]，它們大致可分為兩大類：

    1.一晶（片） 　將Arduino MCU和MPU／CPU整合成單一顆晶片（single chip）。例如：Arduino.cc與Intel合作的Arduino 101／Genuino 101開發板，它搭載了x86（Quark）與ARC（Argonaut RISC Core）雙核心（dual core）的Intel Curie晶片。
    2.兩晶（片）　將Arduino MCU和MPU／CPU整合成單一系統晶片（System on Chip）。Arduino.cc推出含有Wi-Fi路由功能的Arduino Yun開發板，它是由Qualcomm（高通）的Atheros AR9331和Atmel ATmega32U4兩顆晶片構成。此外，聯發科的LinkIt Smart 7688開發板是由MT7688AN與Atmel ATmega32U4整合而成。而新一代的LinkIt Smart 7697開發板更是由ARM（Advanced RISC Machines）的Cortex-M4 CPU與Atmel ATmega32U4搭配的準系統。更有甚者，DFRobot的LattePanda是由Intel Atom x5-Z8350的x86架構CPU和Atmel ATmega32U4兩個晶片合體的系統。

    以上是說明含有Arduino功能開發板的硬體佈署（deployment）。而軟體的程式架構（software architecture）方面，則在Arduino MCU上使用類C（C-like）程式來控制此MCU的運作。然後透過橋接介面（bridge interface）來與MPU／CPU溝通。在MPU／CPU端則可以使用各種已有函式庫（libraries）支援的各類程式語言（programming languages），像JavaScript、Node.js、C、Java、Python…等等。

    [1]六種授權條款。
    [2]Arduino：https://en.wikipedia.org/wiki/Arduino#History。
    [3]將開發板與行動Apps藉由雲端跨網段（cross-network segment）的特性將整個物聯網完整地架接了起來。
    [4]未含Arduino晶片的開發板像英國樹莓派（Raspberry Pi）的單板電腦（single board computer）及其相容板（compatible board），例如：香蕉派、蓮霧派（Roseapple Pi）、華碩的Tinker…。
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    2016年12月12日 星期一

    [IoT]　IoT架構使用各類開發板

    IoT架構使用各類開發板
    Ted Lee@CAVEDU
    Dec. 12, 2016
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    需要用7688 "DUO"（Arduino Yun亦同）控自走車（有必要用這麼fancy的架構嗎？）的朋友請看這篇：LinkIt Smart 7688小案 - WiFi工程車
    • 原理：這時您的愛車接在Arduino的Dx腳位
    App（程式1，例如App Inventor寫成的）->
    MCS（設定）->
    7688 Duo的Wi-Fi晶片（程式2，例如：Python或Node.js）---（走bridge介面）--->
    7688 Duo的Arduino晶片（程式3：Arduino C）->
    車
    • 如果只玩7688，原理如下：這時您要用7688的GPIO
    App（程式1，例如App Inventor寫成的）->
    MCS->
    7688（程式2，例如：Python或Node.js）->
    車
    • 用Arduino相容板（例如：Motoduino）+ESP8266的原理是也相同的：Wi-Fi+Arduino（Wi-Fi晶片+ATMega晶片）
    • 但請先想想：
    1. Why app？=>用app當遙控器
    2. Why MCS？藍牙不行嗎？=>用MSC中繼遠控，但會有delay喔，在反應時間是重要的考量下，1&2的IoT模式是否合用？
    • 如果我有一個Wi-Fi router接固定IP能不能遠控車？
    App---（指定IP）--->
    Wi-Fi router->
    7688的MT7688晶片（固定IP，並run一個Python server->
    車（接在7688的GPIO腳位）

    P.S. 以上全文從[2]截錄，special thanks to Michael Huang。

    参考資料：
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    2016年5月10日 星期二

    [IoT]　幾款物聯網常見開發板比較

    幾款物聯網常見開發板比較
    Ted Lee@CAVEDU
    May 10, 2016
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    WiFi晶片 Arduino晶片 作業系統 應用
    Arduino Yun Atheros AR9331 ATmega32U4 Linino(OpenWrt) Router+Arduino
    聯發科LinkIt Smart 7688 MT7688AN ─ OpenWrt Router
    聯發科LinkIt Smart 7688 Duo MT7688AN ATmega32U4 OpenWrt Router+Arduino
    樹莓派（Raspberry Pi） 3 BCM43143 ─ Debian 單板電腦
    Arduino ─ ATmega32U4 ─ 微控制器（互動艺術）
    聯發科LinkIt ONE MT5931 ─ ─ GPRS
    雲服務 亞馬遜AWS MCS
    微軟Azsure
    IBM Bluemix


    • OpenWrt：表示使用此類開發板時因為作業系統互通，函式庫有機會可以調用
    • Arduino：很明顯地，原本支援Arduino的各類感測器應該也能在這些開發板上跑

      参考資料：
      1. 六種授權條款。
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      2016年2月22日 星期一

      [IoT]　歺飲IoT


      請舉出一部IoT應用至餐飲業的影片，以留言的方式寫下：
      1. 學号
      2. 姓名
      3. 搜尋関鍵字
      4. 影片名稱
      5. 影片連結
      6. 影片內容簡介
      P.S.留言以先交先贏方式採計：若搜尋到相同的影片，以先PO者勝之！
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