智能家居互操作性：画卷支离破碎

      智能家居系统由于缺乏真正的生态系统互操作性而处处受到限制。为什么智能家居产品开发人员不能更好地完善互操作性呢?标准和协议是解决方案的一部分，但仍有许多战略、技术和操作障碍有待克服。

      物联网市场的碎片化无疑给产业链中的相关人员：消费者、产品制造商和服务提供商带来了一系列挑战，从某个方面来说，也可能是机遇。对于消费者来说，超出基本设备连接范围的可用互操作性通常很难实现。这种缺乏直观的跨产品功能和真正以客户为中心的全家庭应用程序体验，打击了消费者致力实现智慧家庭的积极性。

      尽管许多产品供应商在传统上是通过使用诸如IFTTT 类型的应用程序构建接口来为设备功能添加算法，从而追求互操作性，但现在越来越多的公司在亚马逊、苹果、微软和谷歌的带动下，通过构建兼容的“平台”来寻求共存之路。这些方法当然有其优点，毫无疑问，这四家科技巨头在北美大力推广智能音箱设备，加速了相关消费设备的采用，尤其是亚马逊和谷歌。

      然而，这些科技巨头也面临着一些协调方面的挑战，包括缺乏可持续的商业模式，这些商业模式可共享客户关系以及来自智能家居设备的数据。

      当更广泛的互操作性成为一个关键的设计考虑因素而不仅仅是一个检查列表项目时，以客户为中心的智能家居应用程序将取得真正的进展。

      消费者级的联网家居产品种类繁多，涉及数十种设备类型和数百个品牌。虽说设备制造商的这种激烈的竞争对消费者而言是有益的，但它也会导致相当分散的市场和脱节的用户体验。尽管有大量的产品可以与亚马逊、谷歌以及苹果、微软和三星的语音助手兼容，但对大多数用户来说，实现全家庭智慧化的希冀仍然遥不可及。

      消费者所拥有的各种选择可以通过一个描述灵活性程度的频谱加以说明。一方面是Clare Controls, Control4, Crestron, Nexia Home, Vera等公司的家庭物联网系统，这些解决方案旨在为有限的设备提供良好的集成，它们的经销商安装模式可能会使大多数设备超出预算。

      另一方面，基于灵活平台的系统有多种选择，例如Homeseer或编码密集型Home Assistant和OpenHAB平台，这些都是早期被采用的领域。

      目前市场上的主流替代方案介于这两者之间。譬如说以安全为中心的智能家居解决方案，这些解决方案通常带有用于监视和视频存储的订阅服务，例如Vivint和Ring。它们提供了一种良好的集成体验，但通常只能提供有限的功能，并且无法添加其他品牌的设备。

      另一个市场是采用一个相对开放的基于枢纽的生态系统，该系统兼容一系列品牌和设备，如Wink和三星的SmartThings。

      最后，一种非常常见的方法是，将不同品牌的产品组装成一个混合系统——带有或不带有它们指定的硬件集线器——然后安装每个专门构建的应用程序，而不进行任何有意义的集成。

      到目前为止，业界关注的焦点似乎都集中在智能家居产品的兼容性上，包括通信标准(WiFi、Zigbee、Z-Wave等)以及支持此类协议组合的集线器。从这个角度来看，三星的SmartThings和Wink等生态系统供应商做得很好，它们不断扩大支持的第三方设备的产品组合，并提供连接这些设备的方式，从而在集成智能家居时为消费者提供更多选择。

      然而，除了基本集成和设备控制之外，还有更多的互操作性。异构系统能够跨设备使用并收集相关数据，譬如智能家居(无论是应用程序还是扬声器)能够获得舒适性、自动化和安全性所需的数据。

      除了上述基于集线器的解决方案，为支持的设备提供不同程度的自动化之外，消费者经常发现他们自己使用混合系统，通过IFTTT和Comcast拥有的Stringify等应用程序增强了他们的家庭自动化(前提是这些解决方案已由产品制造商集成)。这些应用程序确实能够创建更好的程序，允许用户编排例程并配置“流程”。它们对个人的生活方式和需求有意义，特别是在没有其他集成选项存在的情况下。

      这种方法的缺点是，它是由用户以完全零碎的方式开发的;随着自动化算法和组件的增加，系统变得越麻烦、冗杂，会快速地消弭消费者通过这种努力完成对集成的渴望。

      语音激活的智能音箱和显示器将会带来怎么的便捷?

      智能音箱被广泛认为是历史上应用速度最快的消费类电子设备。在不到四年的时间里，他们在北美的市场渗透率达到了25%。预计在未来的几个月里，这一比例有望达到50%。尽管智能音箱的用例有限，但有强有力的数据表明，一旦使用，这些支持语音的接口将有助于进一步采用连接智能家居设备的技术。

      专业分析公司Parks Associates的研究表明，相当一部分消费者开始使用智能音箱、安全摄像头、恒温器、照明设备和其他连接设备。毫无疑问,亚马逊和谷歌对智能音箱的渗透，增强了设备供应商构建设备功能(主要是语音技能)的动机，并推动消费者通过“英特尔内部”加入该项工作。但要注意的是,这些程序并不涉及集成的深度和质量。就像上面提到的智能集线器一样，可能设备的功能远不如预期。

      此外，与两家公司的流媒体设备和智能显示器(亚马逊的Fire TV Scrit 和 Show)，以及谷歌和家庭之间的互操作性，正通过安全摄像头的访问，超越流媒体。专家们预计，支持屏幕的助手，以及具有集成语音功能的电视(如Bixby)和搭载三星设备的电视机，将越来越受欢迎。

      然而，目前，所有这些产品只提供了基本界面，整个智慧家庭系统需要真正的协调，而不仅仅是简单的控制。它们在提供“智能”家庭系统所期望的集成和更好的体验方面存在不足。

      对于使用多个品牌设备的消费者来说，在广泛的跨生态系统互操作性方面的差距显然已成为绊脚石，并且正在被越来越多的多功能应用程序所解决，这些应用程序旨在帮助消费者解决每个设备品牌使用不同应用程序的挑战。像Gideon、Muzzley、Simple Commands、Yeti和Yonomi这样的“通用控制”应用程序的工作原理是：允许用户将多个设备帐户链接到一个应用程序，然后使用该应用程序来控制设备。在某种程度上，这就像人们用“通用遥控器”来遥控电视、录像机、DVD播放机、高保真音响系统等设备。这些应用程序在支持的生态系统和集成深度方面大有不同，但仍然发挥出了应有的作用。

      这种“通用”应用程序的主要挑战在于，只有一些产品制造商提供公开可用的接口，因此得到了支持。即使存在这样的问题，开发人员也很难处理基本的文档和API方法。结构和数据格式差异很大，增加了工程的复杂性。在大多数情况下，虽然付出了很大的努力和创造性，这些应用程序还是无法为消费者提供完整的房屋视图和足够的跨设备数据和自动化。

      关键问题仍然是:为什么设备互操作性如此难以实现?

      智能家居互操作是一个大问题。那些将应用程序级互操作性嵌入到产品策略中的公司将会收获相应的效益。但协调传感器和设备在任何时间、任何地点(尤其是通过云)提供家庭自动化的能力有限，这就引出了一个问题:为什么这些公司不能更好地促进可用的互操作性?

      设备应用程序编程(API)的案例

      在我们确定和解释导致这种状态的一些关键因素之前，应该指出的是，连接家庭的设备在提供的控制程度以及它们提供的数据丰富性方面存在很大差异。一些设备类别，如传感器(如运动、医疗等)，报告基本状态或定期发送数据，以表明它们处于在线状态。由于它们不提供复杂的功能，在大多数情况下，传感器与第三方智能家居集线器的通信级别可兼容就足够了。

      其他设备确实需要控制功能，无论是由集线器供应商提供的专用应用程序还是其它类型专用的应用程序，都需要通过各种应用程序公开功能。此外，有一些产品，比如连接摄像头和智能相机，它们依靠基于云的服务提供功能丰富的控制和分析应用。对于提供移动应用程序、语音或其他自动化控制的设备来说，最重要的区别是它们依赖于某种形式的API。

      API的有趣之处在于，这些API是否用于通过日益流行的语音接口(Amazon的Alexa和谷歌的Assistant)来促进基本自动化，设备公司提供的开放程度和标准差别很大。粗略地说，这个行业似乎被分成了若干个个阵营：首先是专注于API可用性的公司，它们提供或兼容了API;其次，是那些限制API使用的是一组战略合作伙伴，这些公司对互操作性采取了一种更加自由的，以客户为中心的方法。

      设备在提供的控制程度上差异很大。公司嵌入应用级互操作的产品将使产品的工作量、成本和复杂性都达到要求，并获得优越的市场地位。

      在我们的评估中，通过对该行业进行更深入的研究，研究CES 2019上的各种要点，最后得出结论:后一种方法正变得越来越普遍，为开放和集成设计产品(和支持服务)的公司越来越多。无论一个设备品牌是公开宣传个人和公司开发应用程序来支持新用例的API，还是提供成熟的开发程序，趋势都是明确的，这是一个非常积极的发展趋势。

      产品与商业战略

      无论设备是否需要硬件集线器来进行本地访问或互联网连接，直接连接到家庭WiFi，利用另一个网络(如蜂窝网络、LoRa等)或通过这两者的组合，用户都需要一个应用程序来与产品进行交互和操作。在某些情况下，例如基本的传感器和连接的灯泡不需要专门的应用程序，通过Zigbee或Z-Wave将它们与硬件集线器配对就足够了。然而，在大多数情况下，供应商确实提供了一款带有自己品牌的应用程序，该应用程序为操作设备而优化的，并展示了不同的功能和服务能力。

      为iOS和Android这两大智能手机平台开发功能齐全、直观、视觉上吸引人的应用程序并非易事。很明显，这种投资以及持续的成本和维护应用程序的努力，不仅对增强产品价值至关重要，而且也是品牌推广更多产品和服务的重要支撑平台。因此，许多公司对客户体验采取了相当保护性的立场，并对第三方应用程序集成持谨慎态度。因为第三方应用程序集成可能会破坏应用程序的粘性，消除其应用程序的吸引力，或者减少原本可以为运营、客户服务等提供盈利的机会。

      一些供应商，即使可以使用Amazon Alexa、谷歌Assistant或IFTTT等主要外部接口进行集成，也不会公开构建它们的API。当设备或某些功能的持续使用是通过收取订阅费的服务交付时，公司完全控制客户关系是尤为重要的。

      但并不是所有的消费者都喜欢被重复收取服务费用的产品，而且，如果供应商开始对预期为产品关键元素的功能(包括集成)收费，或者是，这些服务以前是免费提供的，那么一些用户就会十分不满。此外，使用其他产品或服务进行防护可能不是一种可持续的方法，因为知识渊博和有较强执行力的用户最终会找到克服这些限制的创造性方法，并常常会在网上分享他们的成就，比如与各种Facebook用户组、Reddit或Sourceforge共享。

      安全和隐私

      品牌会尽全力保护企业来之不易的形象和客户关系。因此，许多供应商为避免安全和隐私风险而限制远程设备访问其应用程序，或将接口设置为非常有限的一组严格控制的应用程序。制造商不仅仅通过一个语音接口提供互操作性，甚至可能发布IFTTT频道或Stringify流。

      另一方面，广泛的互操作性会带来商业潜力，特别是通过云API进行交付，保护和管理访问的适当机制的成本。为此，设备和生态系统的制造商需要确保第三方访问得到适当保护，以防止恶意使用。此外，访问服务的设计应该包含将合作伙伴活动与其他接口隔离的机制，包括供应商的本机应用程序、语音接口和其他合作伙伴。

      这确保了每个合作伙伴的活动可以根据需要进行跟踪和限制，包括在不影响其他合作伙伴或客户的服务的情况下关闭“网路安全破坏分子”的访问权限。第三方访问还必须在几个方面寻求消费者的同意，包括数据共享、安全和责任。

      最后，现代用户身份验证方法越来越多地利用一种名为OAUTH的框架，该框架可链接用户的现有帐户，包括社交媒体、电子邮件和家庭生态系统。OAUTH支持在第三方应用程序和提供商的软件平台之间创建自动可撤销的安全令牌，消除了存储和保护用户凭据的需要，大大提高了所有相关方的安全性。

      技术能力

      为了营造用户安全的访问环境，供应商的软件设计需要支持可伸缩和弹性服务的远程API。例如，公开嵌入高效发布/订阅消息服务的接口，而不是依赖于重复密集查询的接口，可能会产生长期影响。这类平台有Amazon的简单通知服务、发射器、微软的SignalR、PubNub等。

      最终，该系统会支持越来越多的合作伙伴，并允许更多的用户通过不同的应用程序和界面进行访问。设计这些系统，包括使其能够支持可伸缩性和资源的有效的微服务，不是一项琐碎的软件工程工作，也不是一项轻率作出的业务决策，因为这涉及财务和业务问题。

      多年来，随着联网家庭和移动设备的普及，云服务经济发生了变化，相关技术也随之发展，从而改变了实践。几年前较先进的某些解决方案现已不再具有经济可行性。曾经使用虚拟机实现的标准多层体系结构让位于容器技术，尽管它仍然适用于许多应用程序，但由于加速落地了无服务器计算，它的光芒越来越暗淡。

      对于那些没有能力或愿景构建精细软件实践的企业来说，与物联网平台专家合作可能是比较可行的，物联网平台专家将提供作为服务所需的许多功能，如设备固件、功能齐全的应用程序、API等。市场上有无数的物联网平台，其中大多数都以工业或M2M为核心。近年来，已经推出消费者级联网家居品牌的公司似乎越来越多。如Ayla Networks、EVRYTHNG、Greenwave Systems、iDevices、meShare、Prodea、Tuya和Yonomi。

      在选择采用哪种技术方法之前，设备供应商应考虑其长期战略影响。一方面，出现了转向替代接口，如语音和人工智能的作用。另一方面，互操作性促进的商业机会可以跨越家庭空间到相邻的行业，包括家庭安全、通信、公用事业、保险等等。

      在选择软件堆栈、云服务提供商或物联网平台时，合作品牌应该考虑软件工程复杂性、供应商锁定风险以及为相关产品的预期生命周期消耗IT资源的运营和财务方面。

      操作的灵活性

      并非所有在联网设备运营的公司都是生来平等的。在这个领域的公司受益于构建软件操作的灵活性，这些操作利用现代云技术，并针对新业务所需的灵活性进行了优化。通过补充现有产品组合而进入互联家庭领域的老牌品牌面临各种各样的限制。其中的许多人与外部应用程序开发人员和专门的物联网平台供应商合作。无论这些决定是基于核心竞争力、快速行动的需要，还是在不影响当前业务的情况下进行创新的愿景，对一些公司来说，它们仍然有意义。

      不管是什么原因，依赖外部技术供应商的产品公司最终会发现，他们的技术和业务灵活性受到了限制，这就要求他们在寻找合作和创新机会时更加挑剔。

      另一个阻碍各种联网智能家居产品发展的现象是，设备(及其配套应用程序)的推出缺乏足够的整合计划、灵活的商业模式或增值服务和收入流的开发，无法抵消运营成本。在某些情况下，知名品牌和设备创新者在各自的众筹活动中都取得了成功，但他们发现自己很难维持设备所需的所有软件和服务组件，他们可能会在这些不断累积的成本负担下垮掉。

      近年来，行业的成熟带来了这一领域的范式转变。例如，Arlo和Ring提供的视频、高级分析和安全等服务计划，已被塑造成联网相机供应商的标准，为运营和业务增长创造了关键的收入来源。在其他情况下，从致力于智能家居自动化的Facebook用户群的讨论来看，为支持某些集成而收取象征性的订阅费的决定(比如张伯伦的决定，尽管最初遭到了消费者的强烈反对)似乎正在获得认可。

      开发人员支持

      “与之合作”的口号说明了与领先品牌的联系，并提供了非常理想的网络效应，有助于促进产品销售。因此，供应商应该寻求促进互操作性机会，提供互补解决方案，无论是提供额外价值的附加产品，还是能够以增强产品核心价值的方式分层的服务产品。为此，设备供应商应鼓励应用程序开发人员和其他服务提供商以最简明的方式注册，以便他们可以快速组装利用这些设备的解决方案。当然，这假定服务是以一种可扩展的、财务上可伸缩的方式设计的。

      无论这些接口是带有基本标准的API，还是带有代码示例和故障诊断信息的成熟的软件开发工具包(SDK)，程序员都必须研究如何在不给企业带来过多负担的情况下维持开发人员关系。

      开发人员的支持以及对服务的访问应该受到既定期望的限制。例如，包括在线社区在内的自助服务支持将减少服务的工作人员，并且应该限制API调用的数量和频率以及这些调用产生的流量。透明和易于遵循的程序，包括API使用的定价、合作伙伴利益和其他标准，这也是一个公司在构建合作伙伴生态系统方面具有成熟立场的标志。

      行业研究表明，近一半的美国家庭拥有智能家居设备，毫无疑问，联网家居产品的加速普及，尤其是在北美，正在成为主流。

      互联智能家居技术的长期成功在于克服了当前市场的碎片化，由此产生更好的用户体验，为消费者提供可以依赖的服务功能。依赖于不同品牌之间互操作性的直观、智能和自动化功能，需要超越每个设备或传感器提供的离散功能，并体现人们对该技术的期望。整个家庭的智能和控制是实现智能家居多方面好处的关键，这些好处强调了集成智能家居构建智慧家庭的愿景，涵盖了直观的安全、舒适和效率。

      为此，业界应努力采用有效的方法进行API和数据交换，并辅之以更好的标准，以便进行价值交换。无论是API调用的货币化，还是有价值的数据设备和传感器的可靠消费。

      将应用程序级互操作性嵌入到产品和企业战略的关键承租者中的公司，不仅可以满足合作伙伴所需的技术、成本和复杂性，而且可以获得优越的市场地位。这不仅有助于它们通过合作关系获得商业机会，还将增强它们抵御大型科技公司日益占主导地位的能力。