一個(gè)充滿傳感器的世界將如何改變我們

一個(gè)充滿傳感器的世界將會如何改變我們所見、所聞、所思和生活的方式？這里有一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：請你試著數(shù)數(shù)，現(xiàn)在有多少傳感器圍繞在你身邊。你的計(jì)算機(jī)上有攝像頭和微型麥克風(fēng)，智能手機(jī)中有GPS傳感器和陀螺儀，健身追蹤器中有加速計(jì)……如果你在一個(gè)現(xiàn)代化的辦公大樓上班，或住在新裝修的房子里，傳感器會不斷探測你的行動(dòng)以及周圍環(huán)境的溫度和濕度。傳感器在我們的生活中已無所不在，這是因?yàn)樗鼈円沧裱�摩爾定律：傳感器一直在變得更小、更便宜、更�?qiáng)大。陀螺儀和加速計(jì)現(xiàn)在已經(jīng)是智能手機(jī)的標(biāo)配，但幾十年前，它們還都是體積龐大、價(jià)格昂貴的設(shè)備。因此在過去，這類設(shè)備的應(yīng)用僅限于為宇宙飛船或?qū)�彈�?dǎo)航。同時(shí)，隨著微電子設(shè)計(jì)、能源和電磁波譜管理的不斷發(fā)展，即便是成本不到1美元的芯片，也能將一個(gè)傳感器陣列連接到一個(gè)低功率的無線通信網(wǎng)絡(luò)中。

這個(gè)巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生信息量會龐大到不可思議，但其中絕大部分信息對我們來說都是不可見的，似乎被一道無形的墻圍了起來，只有特定設(shè)備的特定程序（比如調(diào)節(jié)恒溫器，或者記錄你每天走了多少步的應(yīng)用程序），才能訪問并使用這些數(shù)據(jù)。

如果我們能消除這種界限，計(jì)算機(jī)和通訊行業(yè)都將會發(fā)生重大變革。一旦我們開發(fā)出相關(guān)的通訊協(xié)議，允許設(shè)備和應(yīng)用程序之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換（目前已經(jīng)有人在做這件事了），那么任何程序都可以獲取任何器物中的傳感器的數(shù)據(jù)。如果這一設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，那么馬克·魏澤爾（MarkWeiser）在23年前的那篇《21世紀(jì)的計(jì)算機(jī)》（發(fā)表于1991年9月的《科學(xué)美國人》）中所預(yù)言的普適計(jì)算時(shí)代（ubiquitouscomputing），就會成為現(xiàn)實(shí)。

普適計(jì)算時(shí)代的來臨不會是漸進(jìn)式的，我們相信這將會是一個(gè)革命性的轉(zhuǎn)變，正如互聯(lián)網(wǎng)的迅猛普及。在谷歌地圖、推特等手機(jī)應(yīng)用上，以及推出這些應(yīng)用的那些行業(yè)巨頭上，我們已經(jīng)看到，普適計(jì)算的革命性轉(zhuǎn)變已經(jīng)開始萌芽。但是，只有當(dāng)各種設(shè)備都能從無處不在的傳感器上獲取數(shù)據(jù)時(shí)，技術(shù)創(chuàng)新才會出現(xiàn)爆炸式的增長。環(huán)境信息的整合者，將成為下一批市值達(dá)到10億美元級別的科技公司，它們會利用我們身邊的傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，開發(fā)出全新的應(yīng)用程序。

要預(yù)測普適計(jì)算以及傳感器數(shù)據(jù)將對我們的日常生活產(chǎn)生何種影響，其難度不亞于在30年前預(yù)知互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將會如何改變世界。幸好，我們可以用“媒介理論”作為參考：上世紀(jì)60年代，通信理論學(xué)家馬歇爾·麥克盧漢說過，電子媒體（主要是電視）將會成為人體神經(jīng)系統(tǒng)的延伸。如果麥克盧漢今天還健在的話，不知道他會怎么看待傳感器的普及。當(dāng)傳感器變得無處不在，當(dāng)它們收集到的數(shù)據(jù)能以全新的方式成為人體感官信息的一部分，人類感知的邊界將在何處？當(dāng)我們的感知不受時(shí)間、空間和尺度的限制，我們又該如何定義“存在”的概念？

可視化的傳感器數(shù)據(jù)

我們利用所有的感官來認(rèn)知世界，但對于大多數(shù)數(shù)字信息，我們只能用移動(dòng)設(shè)備上的、小塊的二維屏幕來顯示。因此，我們受困于信息瓶頸，這并不是什么新奇的觀點(diǎn)。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，我們發(fā)現(xiàn)自己越來越無法維持在這個(gè)世界中的存在感了。然而，只要我們能夠?qū)W會正確利用這些龐大的數(shù)據(jù)資源，希望的曙光就將出現(xiàn)。因此，我們在麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)花費(fèi)數(shù)年時(shí)間，致力于將傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的信息轉(zhuǎn)換成人們熟悉的“感官語言”。

當(dāng)年，網(wǎng)景（Netscape）瀏覽器為我們提供了一個(gè)訪問互聯(lián)網(wǎng)龐大數(shù)據(jù)的渠道，我們正在開發(fā)的軟件瀏覽器能幫助我們獲取并利用即將涌來的傳感器數(shù)據(jù)洪流。目前用來開發(fā)這類瀏覽器的最佳工具是一款名為Unity3D的視頻游戲引擎，通過這款引擎，數(shù)百萬名游戲玩家可以在不斷變化的三維環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)、快捷的互動(dòng)。我們則利用它開發(fā)了一款名為DoppelLab的應(yīng)用程序，能夠接收環(huán)境中所有的傳感器數(shù)據(jù)流，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像形式，投射在建筑物的三維模型上。以多媒體實(shí)驗(yàn)室為例，DoppelLab會收集整座大樓的傳感器數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)顯示器上。只需觀察屏幕，用戶就可以隨時(shí)瀏覽每個(gè)房間的溫度、訪客及人員的活動(dòng)，甚至乒乓球在智能球臺上的位置。

除了對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，“雙重實(shí)驗(yàn)室”還能將大樓中所有麥克風(fēng)采集到的聲音匯總到一起，創(chuàng)建一個(gè)虛擬的聲音環(huán)境。當(dāng)然，為了保護(hù)隱私，傳感器會在傳輸聲音之前，對音頻信息進(jìn)行處理。經(jīng)過處理后，聲音里的信息是無法理解的，但保留了環(huán)境的背景音和說話者的聲音特質(zhì)�！半p重實(shí)驗(yàn)室”的使用者還可以查找過去某一時(shí)刻的信息——使用者可以從各個(gè)角度觀察某一時(shí)刻的情形，或者通過快進(jìn)，查看不同時(shí)間尺度的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)日常很難發(fā)現(xiàn)的周期性現(xiàn)象。

“雙重實(shí)驗(yàn)室”一類的瀏覽器軟件有許多直接的商業(yè)價(jià)值——例如可用于安裝了多種傳感器的大型建筑的虛擬控制平臺。以往，當(dāng)大樓管理者想要追蹤暖氣系統(tǒng)的問題時(shí)，他必許整理并查看大量表格和圖表，對異常的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分類歸納，才有可能最終找到問題的根源。如果使用“雙重實(shí)驗(yàn)室”，管理者可以及時(shí)了解所有房間的當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度，快速發(fā)現(xiàn)溫度異常的樓層或房間。此外，規(guī)劃者、設(shè)計(jì)人員和居住者可以了解大樓內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施的使用情況，以及樓里的人們什么時(shí)候會聚集在一起，通常會聚集在哪里，如何改變?nèi)藗兊墓ぷ骰蚪涣鞣绞剑?/p>

不過，我們開發(fā)“雙重實(shí)驗(yàn)室”，并非出于商業(yè)目，而是為了探索一個(gè)更宏大也更有趣的問題：普適計(jì)算將會如何改變“存在”這個(gè)詞的基本含義？

重新定義“存在”

隨著傳感器和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬旅行或?qū)⒆兂涩F(xiàn)實(shí)，實(shí)時(shí)“存在”于遙遠(yuǎn)的某個(gè)地方也成為可能。到那時(shí)，“這里”和“現(xiàn)在”這兩個(gè)詞，也許會有新的含義。我們在蒂德馬什農(nóng)場開展了名為“實(shí)境觀測站”的項(xiàng)目，目標(biāo)是帶領(lǐng)實(shí)體和虛擬訪客體驗(yàn)不斷變化的自然環(huán)境。我們計(jì)劃在“實(shí)境觀測站”的基礎(chǔ)上，結(jié)合“雙重實(shí)驗(yàn)室”，來探索“存在”這個(gè)詞概念的變化。

自2010年以來，在政府與民間環(huán)保組織的共同努力下，美國馬薩諸塞州南部250英畝（約101公頃）的蔓越莓沼澤，已經(jīng)被改造成一個(gè)受保護(hù)的沿海濕地系統(tǒng)，統(tǒng)稱為蒂德馬什農(nóng)場，我們的同事格洛里安娜·達(dá)文波特是農(nóng)場的共同擁有者之一。達(dá)文波特在多媒體實(shí)驗(yàn)室中主要研究紀(jì)錄片未來的發(fā)展，她有一個(gè)很好的想法，就是在環(huán)境中布置多種傳感器，自動(dòng)拍攝“紀(jì)錄片”。在她的協(xié)助下，我們正在開發(fā)一個(gè)能記錄生態(tài)變化，并允許人們體驗(yàn)這些信息的傳感器網(wǎng)絡(luò)。在蒂德馬什農(nóng)場，我們架設(shè)了數(shù)百個(gè)無線傳感器，用來測量溫度、濕度、水分、光、運(yùn)動(dòng)、風(fēng)、聲音、樹干液流，以及多種化學(xué)物質(zhì)的濃度水平。

借助于高效的電源管理方式，這些傳感器只靠電池就可持續(xù)工作數(shù)年。其中，某些傳感器會使用太陽能電池，其功率的提升可以滿足音頻傳輸?shù)男枨蟆�—甚至包括微風(fēng)、鳥鳴，以及雨滴落在樹葉上的聲音。我們的同事還在蒂德馬什農(nóng)場安裝復(fù)雜的生態(tài)傳感器，比如水下光纖溫度表以及可以測量水中溶氧含量的設(shè)備。所有這些數(shù)據(jù)都會傳輸?shù)椒��?wù)器上的數(shù)據(jù)庫中，用戶可以通過不同的應(yīng)用程序，查詢和使用這些數(shù)據(jù)。