我的呼吸我“掌”握

近兩年，一些城市的空氣質量每況愈下，頻繁出現的霧霾天氣使人們心有余悸。大家除了減少開窗、盡量少出門、安裝空氣凈化器，以及出門帶上各種各樣的口罩外，許多人還在手機上下載了不同的應用，實時關注相關環境監測機構發布的空氣質量信息，包括PM2.5、PM10的數據等。

我們吸進去的到底是什么

上班的路上，英特爾中國研究院首席架構師姜小凡望著見不到一絲藍色、混混沌沌的天空，掏出手機看了一眼北京市環境質量監測機構公布的空氣污染指數：235，這是一個“中度污染”的早晨。

污濁的空氣使姜小凡跟路上匆忙行走的人一樣，感覺很不舒服。走進辦公室后，他終于松了一口氣，這里的空氣應該比外面好些吧？他很想知道，辦公室里的空氣污染指數是多少？他在上班的路上，或坐在車里，真正呼吸到的空氣到底是什么樣的？

正是在這種好奇心驅使下，姜小凡萌生了做一個能隨時監測周圍空氣質量的系統的想法。他說，大家通常得到的空氣質量數據基本上都是通過網上或手機上的應用，而這些數據是環境監測機構根據極有限的一些監測點數據綜合得到的，它代表的是一個區域的大環境。而具體到你所通過的道路、你所工作的大廈，可能離最近的監測點也有相當的距離，更不用說汽車里或房間里的真實情況了。

于是，在物聯網領域有豐富經驗的姜小凡和他的同事們開始對市場上現有的空氣質量監測儀進行了調研。結果發現，目前市場上的相關產品主要有三類：一是利用振蕩天平技術的，價格在50萬元左右，最昂貴；另兩類是采用光散射技術，其中可以測量微粒子的是3萬多元，而最便宜的采用粒子計數技術的也需要3000元。

在姜小凡的家里，有一臺空氣凈化器，他發現，這臺機器會根據房間內空氣質量來決定是工作還是休眠，于是，他和同事們將其拆開，一探究竟，發現機器里面其實有一個灰塵傳感器，機器就是靠這個器件來決定是否啟動工作。這啟發了姜小凡和他的同事們，他們迅速制定出研發戰略：用廉價的前端硬件+云端的空氣質量模型，通過收集前端灰塵傳感器以及其他可能改變空氣質量的多維度數據，如溫度、濕度數據等，通過構建的空氣質量數據模型，精確計算出所收集的小區域的空氣的質量，并反饋給用戶。

PAM告訴你

在這一思想指導下，姜小凡與他在中國英特爾物聯技術研究院的團隊設計出兩種不同的前端系統。一種是體積相對稍大些的空氣質量監測器（PAM），大小如兩個易拉罐，可以直接連接網線；用戶通過登錄系統，注冊自己的具體地址，系統實時采集數據，并通過網絡將采集到的數據上傳至云端；然后系統根據所采集到的數據，計算出空氣質量數據；而用戶則可通過登錄網頁查看本采集點的空氣質量情況。

另一種是體積相對稍小的便攜式空氣質量監測器（MiniPAM），它可通過藍牙與手機連接，利用手機上安裝的應用，將采集到的數據上傳到云端；系統根據這些數據，通過計算，最后得到空氣質量數據，并將數據反饋到手機上，用戶通過手機就可以實時監測自己周圍的空氣質量。

在MiniPAM中，除了用戶可以方便地得到想要的數據外，用戶上傳空氣質量數據的同時，還上傳了手機中其他傳感器的信息，這些信息能幫助系統更準確地計算出空氣質量，如GPS位置信息，系統一是得到了用戶的位置信息，二是可以計算出用戶是在室內還是室外。手機充當了另一個維度的數據源。

姜小凡介紹說，PAM適用于放置在辦公室、家庭等固定的場所中，而MiniPAM更適合人們隨身攜帶，如晨練去公園，或上班的路上，或在汽車里，你都可以隨時關注你周圍的空氣。今后，還會開發出更多的應用，如智能路徑規劃，在計劃早晨跑步鍛煉的路線或上班路線時，通過系統找到對身體危害最少的路徑；還可以通過系統分析，找到空氣質量的污染源；另外還能通過某人所處的環境的空氣質量和他當前的行為，分析身體可能受到的危害。

目前，在中國英特爾物聯技術研究院，產品原型的研發基本完成，正在試用階段。系統前端設備的成本只有幾百塊錢，而系統的精確度卻能與市面上3000元左右的產品媲美。在姜小凡看來，他希望用廉價的大多數用戶都用得起的設備，吸引更多的人使用，因為前端設備的大量部署，意味著計算精確度的整體提升。

姜小凡說，在后臺的計算模型中，某個點的最終結果實際上與其周圍點的數據密切相關。北京現有20多個公共測試點，他們首先用這些被視為可信度最高的數據構建一個二維空間圖。當計算用戶的某個點時，則會根據距離該點最近的數據來進行糾正，同時完善這個二維空間圖，當然其中要考慮該點周圍數據的可信度等因素。

人人物聯

姜小凡介紹說，研發PAM系統有兩個關鍵點。一是系統的理念，一個可實時聯網的分布式系統，可方便地采集到大量的數據，并隨著使用人數的增加，也就是采集點的增加，其計算結果就會越精確。因此，對于每個采集點的監測儀不要求精確度有多高，而是要做到足夠便宜。首先部署一個基礎密度的節點，然后隨著用戶的增加，就能采集到更多的數據，而這些數據之間互相幫助，以此提高系統的精確度。二是數據模型的確定，這恐怕是姜小凡他們的秘密了。

對于這樣一個需要大家廣泛參與的系統，可以想像，將它應用于一個城市、一個區縣的空氣質量監測真是再合適不過了，先由城市的環保部門投資不多的資金部署一些基礎點，然后吸引更多的人參與，大家在關注自己小環境空氣質量的同時，也為整個系統貢獻了一份力量，逐漸提高系統的準確度，甚至能夠幫助環保部門找到污染源。

這是一種理念，也是一種模式。由此我們想到，按照這種模式，我們似乎還可以做更多的事情。不錯，其實姜小凡所在的英特爾中國研究院已經開始了這方面的工作，據介紹，英特爾與北京市政府以及中國科學院自動化所共同成立了中國英特爾物聯技術研究院，希望應用云計算概念，基于云平臺，通過物聯網技術，采集各種基于物理平臺產生的數據，比如，家庭用電的數據、人的健康數據等，從而開發出更多的應用。