AIoT智慧科技概論－穿戴式裝置與未來生活應用 (1版)

1.跨領域知識的全方位整合：本書並非碎片化的知識堆疊，而是建立了一套從實體硬體到雲端運算的完整科技地圖。它打破了傳統科系間的隔閡，帶領學生從最基礎的感測器硬體構造開始，一路理解到數據如何傳輸、如何經由智慧分析，最後呈現於生活應用中，為初學者提供一個真正宏觀且連貫的科技視野 。 2.填補市場教材的空白：目前的教育市場多數書籍偏重單一技術（如純程式開發或純硬體設計），往往讓初學者難以看清科技的全貌。本書大綱展現了極高的差異化競爭力，是市面上少見能將「人工智慧物聯網」與「生理數據處理」統整規劃的教材，協助學生在入學之初就能掌握產業跨領域整合的真實脈動。 3.實作與規範並重：科技開發不應只是「能用就好」，更要符合安全與法律的標準 。本書除了教導如何開發科技產品，更納入了國際通用的醫療驗證標準與個人資料保護法規，確保學生在學習技術的同時，也具備正確的安全與法律意識 。 4.聚焦未來生活場景：本書內容極具溫度，著重於解決人類最關心的健康與生活難題 。從穿戴式裝置的日常運動監控，到慢性病患的遠距照護系統，甚至是新一代的人機互動技術，未來的智慧產業與 XR 娛樂，書中皆有深入淺出的探討 。透過這些與生活息息相關的應用案例，讓冷冰冰的科技轉化為改善生活的力量，使學生的學習過程充滿實感與成就感。 本書聚焦AIoT與穿戴式科技，從基礎出發涵蓋Python實作、訊號處理與深度學習架構。詳述如何將模型部署至邊緣端實現TinyML，並結合雲端平台進行大數據整合分析。透過智慧醫療與運動科學等實務專題，帶領讀者掌握從數據採集、運算到智慧決策的完整流程，並探討資安法規與倫理挑戰，是掌握下一代智慧物聯網核心技術的實戰指南。

CH1 緒論：AIoT與穿戴式科技的時代 1-1 AIoT的定義與核心概念:數位神經系統的演化 1-2 人工智慧的發展史---從規則到學習：AI演算法與算力的微型化演進 1-3 穿戴式科技的演進（從智慧手環到醫療級設備） 1-4 為什麼AIoT是穿戴式科技的關鍵推動力 1-5 穿戴式裝置的硬體設計要素（微控制器、感測器、電池、顯示） 1-6 全球產業應用現況 1-7 AIoT的倫理挑戰與資料隱私 1-8 總結 CH2 AIoT技術基礎 2-1 人工智慧（AI）在穿戴式裝置中的角色 2-2 穿戴式AI的演進：從數據分析到生成式智慧代理 2-3 物聯網（IoT）連結與通訊協定（Bluetooth, Wi-Fi, 5G, LPWAN） 2-4 感測器技術：加速度計、心率感測、腦波感測、溫度、血氧 2-5 邊緣運算與雲端運算的分工 2-6 AIoT資料流程：收集 → 傳輸 → 分析 → 反饋 2-7 資安與隱私保護與未來6G通訊展望 2-8 總結：AIoT 技術基礎的完整架構 CH3訊號偵測技術 3-1 心率、血壓、血氧偵測原理 3-2 EEG/EMG等腦波與肌電訊號偵測 3-3 運動與姿態偵測(加速度、陀螺儀、壓力感測) 3-4 環境訊號偵測(溫濕度、氣體、光線、音訊) 3-5 穿戴式醫療裝置與遠距醫療系統 3-6 訊號偵測技術 心率、腦波、姿態、環境訊號、遠距醫療 3-7 法規「醫療驗證標準、TFDA/FDA規範」內容 3-8 總結 CH4訊號處理 4-1 資料前處理與建立資料庫模型 4-2 雜訊抑制與過濾訊號 4-3 特徵萃取(Feature Extraction) 4-4 總結 CH5演算法與計算基礎 5-1 基本資料結構 5-2 常見演算法設計策略 5-3 演算法複雜度與分析方法 5-4 機率分析與隨機演算法 5-5 經典排序與搜尋演算法 5-6 進階演算法技術 5-7 實作練習題 5-8 總結 CH6機器學習與資料處理基礎 6-1 機器學習基本概念 6-2 機器學習概論 6-3 資料前處理與特徵工程 6-4 分類與迴歸的基礎方法 6-5 分群與降維方法 6-6 醫療資料分析實作 6-7 總結 CH7人工神經網路 7-1 生物神經元與人工神經元對照 7-2 感知機與多層感知機 7-3 卷積神經網路（CNN） 7-4 深度學習與進階架構 7-5 神經網路的挑戰與未來發展 7-6 實作目標與系統架構 7-7 總結 CH8 穿戴式應用概述 8-1 AIoT 穿戴式應用概述 8-2 智慧醫療與健康監測 8-3 臨床與慢性病照護應用 8-4 運動科學與表現分析 8-5 BCI（腦機介面）穿戴 8-6 智慧生活應用 8-7 智慧產業與XR娛樂 8-8 實作專題：基於邊緣運算的跌倒偵測警報器 8-9 總結 CH9邊緣運算與雲端運算 9-1 Edge AI 與雲端架構概述 9-2 Edge AI與Cloud AI的任務分工 9-3 TinyML簡介 9-4 IoT資料處理流程（從感測器到AI判斷） 9-5 Edge AI的挑戰（計算限制/電力限制/架構限制） 9-6 醫療雲端的資安與法規 9-7 總結 CH10 AIoT程式實作基礎 10-1 Python簡介與基本語法 10-2 Python基本資料處理 10-3 Python 資料串接與傳遞 10-4 Python與IoT應用開發 10-5 Python實作簡單ML/AI模型(Scikit-learn) 10-6 樹莓派 (Raspberry Pi) 10-7 Nvidia Jetson Nano 10-8 總結 10-9 專題範例：打造AIoT智慧溫控大腦 10-A 章節附錄—樹莓派的安裝方式 CH11 TinyML與Edge AI實作 11-1 AIoT邊緣設備開發實作(Arduino、ESP32) 11-2 Edge AI架設實務 11-3 TinyML的模型壓縮技術(量化、剪枝、蒸餾) 11-4 TinyML實作(ESP32) 11-5 節點AI模型部署 11-6 小型感測器串接與推論(以IMU為例) 11-7 實作流程 11-8 專題範例 CH12 IoT雲端平台 12-1 IoT雲端整體系統架構概念 12-2 IoT裝置與雲端同步 12-3 雲端平台操作範例 12-4 深度學習與進階架構 12-5 醫療雲端平台實務案例 12-6 IoT專題實作（ESP32+MQTT+Cloud） 12-7 總結 CH13挑戰限制與未來展望 13-1 隱私與資料保護 (個人資料蒐集倫理、去識別化) 13-2 醫療法規與制度遵循(資安法規（GDPR/台灣個資法）) 13-3 資安風險與防禦 (常見攻擊、資訊保護策略) 13-4 使用者與市場接受度(使用者體驗/人因工程) 13-5 未來展望 (超低功耗AI與NPU／Edge SoC；6G與AIoT；人機介面與XR) 13-6 總結