無處不在的傳感器扮演著什么角色

在我們生活的現(xiàn)代世界中充滿了各種各樣的電子傳感器，它們通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起。但是，大多數(shù)傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對于我們來說是不可見的，只能用于特定的應(yīng)用程序。一旦能夠消除這種障礙，讓任何聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)的計算機都能使用這些數(shù)據(jù)，我們或許就將邁入普適計算的全新時代。

但普適計算時代的來臨不會是漸進式的，我們相信這將會是一個革命性的轉(zhuǎn)變，正如互聯(lián)網(wǎng)的迅猛普及。在谷歌地圖、推特等手機應(yīng)用上以及推出這些應(yīng)用的那些行業(yè)巨頭身上，我們已經(jīng)看到，普適計算的革命性轉(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，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。

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，我們只能用移動設(shè)備上小小的二維屏幕來顯示。在這個信息爆炸的時代，我們發(fā)現(xiàn)自己越來越無法維持在這個世界中的存在感了。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)院媒體實驗室（ Medialab）的團隊花費數(shù)年時間致力于將傳感器網(wǎng)絡(luò)收集的信息轉(zhuǎn)換成為人們熟悉的“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)境中進行實時、快捷的互動。我們則利用它開發(fā)了一款名為“雙重實驗室”（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。以多媒體實驗室為例，“雙重實驗室”會收集整座大樓的傳感器數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)實時呈現(xiàn)在計算機顯示器上。只需觀察屏幕，用戶就可以隨時瀏覽每個房間的溫度、訪客及人員的活動，甚至乒乓球在智能球臺上的位置。

除了對數(shù)據(jù)進行可視化處理，“雙重實驗室”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)建一個虛擬的聲音環(huán)境。當(dāng)然，為了保護隱私，傳感器會在傳輸聲音之前對音頻信息進行處理。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重實驗室”的使用者還可以查找過去某一時刻的信息——使用者可以從各個角度觀察某一時刻的情形，或者通過快進，查看不同時間尺度的數(shù)據(jù)，從而發(fā)現(xiàn)平常很難觀察到的周期性現(xiàn)象。

“雙重實驗室”一類的瀏覽器軟件有許多直接的商業(yè)價值——例如可以搭建一個虛擬平臺，用于對安裝了多種傳感器的大型建筑進行控制。以往，當(dāng)大樓管理者想要追蹤暖氣系統(tǒng)的問題時，他必須整理并查看大量表格和圖表，對異常的溫度數(shù)據(jù)進行分類歸納，才有可能最終找到問題的根源。如果使用“雙重實驗室”，管理者可以及時了解所有房間的當(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。

感知的延伸

有一點是毋庸置疑的，可穿戴設(shè)備將會在下一波計算大潮中扮演至關(guān)重要的角色。在我們看來，可穿戴計算機與傳感器具有天然的互補性，兩者可以完美結(jié)合在一起，成為人體感知能力的補充和延伸。

多年來，研究人員一直在不斷嘗試將可穿戴傳感器和致動器作為人體的輔助設(shè)備，把傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺梭w的感知器官，這個過程叫做感知替換（ sensory substitution）。近年來的許多研究都顯示，神經(jīng)可塑性確實存在——我們的大腦可以適應(yīng)新的刺激，也就是說，傳感器有可能作為“額外感覺器官”融入我們的感覺系統(tǒng)。不過，要把傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)與人類的感知體驗有機結(jié)合在一起，我們還有很長的路要走。

我們相信，要發(fā)揮可穿戴設(shè)備的最大潛力，提升人體的外部感知能力，面臨的一個關(guān)鍵問題是如何更好地掌控穿戴者的注意力。今天的高科技可穿戴設(shè)備，如谷歌眼鏡，其功能就像一個第三方的服務(wù)中介，會根據(jù)周邊環(huán)境為我們提供相關(guān)的信息，或為我們推薦一些服務(wù)（比如用戶經(jīng)過電影院時，會推薦近期熱播的大片）。但是，這些“建議”經(jīng)常會毫無征兆地突然跳出來，之前沒有任何預(yù)示。這種機械式的建議方式讓人十分頭疼甚至厭煩，但在我們的神經(jīng)系統(tǒng)里，類似情況是絕對不會發(fā)生的。我們的感知系統(tǒng)讓我們能動態(tài)處理不同的外部刺激，過濾掉那些與當(dāng)前關(guān)注的事物無關(guān)的刺激。我們正在進行相關(guān)實驗，以了解可穿戴設(shè)備能否像人類大腦一樣將注意力集中在重要工作上，同時對周圍環(huán)境保持一定的關(guān)注度。

我們的第一個實驗是要確定，在實際應(yīng)用中可穿戴設(shè)備能否分辨出使用者正在聆聽哪一組聲源。我們希望利用這個實驗獲得的結(jié)果能讓用戶仿佛身處自然環(huán)境中，可以“不經(jīng)意”地聽到周邊環(huán)境發(fā)出的各種聲音，就像我們在蒂德馬什農(nóng)場中做的那樣。

想象一下，最初你的注意力集中在一個遙遠(yuǎn)的湖心小島上，然后慢慢地，你開始聽到遠(yuǎn)方的聲音，這種感覺就像你可以隨心所欲地調(diào)整聽覺的靈敏度（在現(xiàn)實中，我們的耳朵不可能聽到那么遠(yuǎn)的地方傳來的聲音）。再次進入想象的世界——你正沿著一條小溪散步，但水底的聲音卻可以清晰地傳入耳中，偶一抬頭，就會聽到枝頭鳥兒的歌聲飄來。這種數(shù)字化信息的傳輸方式將成為一個重要的里程碑。未來人體的感知器官和傳感器網(wǎng)絡(luò)極有可能通過信息流實現(xiàn)相互之間的連接?；蛟S在不久的將來，這一設(shè)想將由植入人體感覺器官或神經(jīng)系統(tǒng)的傳感器來實現(xiàn)。我們希望這些設(shè)備及其提供的信息，能夠作為我們現(xiàn)有感知能力的補充，而非取代它們。

美夢還是噩夢？

對于包括我們自己在內(nèi)的許多人來說，我們剛剛描述的世界似乎讓人覺得有些毛骨悚然，更令人擔(dān)心的是普適計算對于個人隱私產(chǎn)生的巨大沖擊。但我們?nèi)匀幌嘈?，在科技進步的同時，我們可以采用很多方法來保護自己。

10年前，我們的研究團隊曾經(jīng)開展過一個項目，馬特 ·萊伯維茲（ Mat Laibowitz）在媒體實驗室里架設(shè)了 40個攝像頭和傳感器。他為每一個節(jié)點都設(shè)計了一個巨大的開關(guān)，使用者可以輕易發(fā)現(xiàn)并關(guān)閉傳感器。在現(xiàn)今的世界里，攝像頭、麥克風(fēng)等傳感器幾乎無處不在，就算有開關(guān)，也很難一一關(guān)閉。我們必須有更加有效的解決方法。

其中的一個解決方案是，讓傳感器可以對環(huán)境和人的個體偏好做出響應(yīng)。幾年前，我們團隊的成員龔南葳就在這個方向上做了一些探索。她開發(fā)了一個特別的鑰匙環(huán)，這個裝置實際上是一個無線信標(biāo)發(fā)射器，可以不停地發(fā)射無線信號，將使用者的個人偏好“告知”周邊的傳感器。鑰匙環(huán)上有一個標(biāo)有“ NO”字樣的按鈕，一旦按下這個按鈕，當(dāng)前環(huán)境中的所有傳感器都無法接收到相應(yīng)的信息，這樣就可以確保在這段時間里，使用者的所有隱私信息都不會外泄。

任何解決方案都必須要保證以下兩點：一是要確保周邊所有傳感器都能接收到使用者發(fā)出的請求;二是確保這些請求能被切實執(zhí)行。要開發(fā)這樣的通訊協(xié)議，首先要面對技術(shù)和法律上的種種限制。為了克服這些問題，全球各地的開發(fā)團隊已經(jīng)開展了多項探討和研究。例如，法律可以將某人周圍所有傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的所有權(quán)賦予這個人，個人有權(quán)選擇是否對這些數(shù)據(jù)進行加密，或限制這些數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)中。

“雙重實驗室”和“實境觀測站”項目有一個共同的目標(biāo)，就是首先在安全的空間內(nèi)，了解這些技術(shù)會對隱私權(quán)產(chǎn)生何種影響。這樣，我們就可以在那些災(zāi)難性的影響真正來臨之前，找到有效的應(yīng)對方案。美國國家安全局（ NSA）前雇員愛德華 ·斯諾登讓我們了解到信息透明的重要性，在一個開放的社會，只有制定相關(guān)的法律措施，才能真正消除隱私權(quán)受到的威脅。

除此之外，我們認(rèn)為，在軟硬件開發(fā)過程中向全民化開源，是防止隱私受到系統(tǒng)性侵犯的最好手段。與此同時，這個由傳感器驅(qū)動的世界將給我們帶來的全新體驗也開始慢慢出現(xiàn)，未來的前景令我們興奮不已。全新的科技完全具備將我們的身體與周圍環(huán)境融為一體的能力。這些工具可以讓我們擺脫對智能手機的依賴，回歸到現(xiàn)實環(huán)境中——它們會讓我們更加真實地存在于這個世界。（end）