一個(gè)充滿傳感器的世界將會(huì)如何改變我們？

這里有一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：請(qǐng)你試著數(shù)數(shù)，現(xiàn)在有多少個(gè)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接收機(jī)和陀螺儀，健身追蹤器中有加速度計(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，傳感器還會(huì)不斷探測(cè)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(wú)處不在，這是因?yàn)樗鼈円沧裱柖桑簜鞲衅饕恢痹谧兊酶　⒏阋恕⒏鼜?qiáng)大。陀螺儀和加速度計(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(guò)去，這類設(shè)備的應(yīng)用僅限于為宇宙飛船或?qū)棇?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，即便是成本不到一美元的芯片，也能將一個(gè)傳感器陣列連接到一個(gè)低功率的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中。

這個(gè)巨大的傳感器網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的信息量會(huì)龐大到不可思議，但其中絕大部分信息對(duì)我們來(lái)說(shuō)都是不可見(jiàn)的，似乎被一道道無(wú)形的墻圍了起來(lái)，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(wèn)并使用特定的數(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(huì)發(fā)生重大變革。一旦我們開(kāi)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環(huán)境中的傳感器的數(shù)據(jù)。如果這一設(shè)想得以實(shí)現(xiàn)，那么美國(guó)人馬克·魏澤爾在23年前所預(yù)言的普適計(jì)算時(shí)代，就會(huì)成為現(xiàn)實(shí)。

普適計(jì)算時(shí)代的來(lái)臨不會(huì)是漸進(jìn)式的，我們相信這將會(huì)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)巨頭身上，我們已經(jīng)看到，普適計(jì)算的革命性轉(zhuǎn)變已經(jīng)開(kāi)始萌芽。但是，只有當(dāng)各種設(shè)備都能從無(wú)處不在的傳感器上獲取數(shù)據(jù)時(shí)，技術(shù)創(chuàng)新才會(huì)出現(xiàn)爆炸式的增長(zhǎng)。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(jí)別的科技公司，它們會(huì)利用我們身邊的傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，開(kāi)發(fā)出全新的應(yīng)用程序。

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(shuō)過(guò)，電子媒體（主要是電視）將會(huì)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(huì)怎么看待傳感器的普及。當(dāng)傳感器變得無(wú)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(lái)認(rèn)知世界，但對(duì)于大多數(shù)數(shù)字信息，我們只能用移動(dòng)設(shè)備上小小的二維屏幕來(lái)顯示。因此，我們受困于信息瓶頸。在這個(gè)信息爆炸的時(shí)代，我們發(fā)現(xiàn)自己越來(lái)越無(wú)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(huì)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)。麻省理工學(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室團(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)換成為人們熟悉的“感官語(yǔ)言”。

當(dāng)年，網(wǎng)景（Netscape）瀏覽器為我們提供了一個(gè)訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)龐大數(shù)據(jù)的渠道，我們正在開(kāi)發(fā)的軟件瀏覽器能幫助我們獲取并利用即將涌來(lái)的傳感器數(shù)據(jù)洪流。目前用來(lái)開(kāi)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(guò)這款引擎，數(shù)百萬(wàn)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(kāi)發(fā)了一款名為“雙重實(shí)驗(yàn)室”的應(yīng)用程序，能夠接收環(huán)境中所有傳感器的數(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，“雙重實(shí)驗(yàn)室”會(huì)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)，甚至一個(gè)乒乓球在智能球臺(tái)上的位置。

除了對(duì)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(huì)在傳輸聲音之前，對(duì)音頻信息進(jìn)行處理。經(jīng)過(guò)處理后，聲音里的信息是無(wú)法理解的，但保留了環(huán)境的背景音和說(shuō)話者的聲音特質(zhì)。“雙重實(shí)驗(yàn)室”的使用者還可以查找過(guò)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(guò)快進(jìn)，查看不同時(shí)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。

熟悉的“感官語(yǔ)言”

借助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(huì)使用太陽(yáng)能電池，功率的提升可以滿足音頻傳輸?shù)男枨蟆踔涟ㄎL(fēng)、鳥鳴，以及雨滴落在樹(shù)葉上的聲音。我們的同事還在蒂德馬什農(nóng)場(chǎng)安裝了復(fù)雜的生態(tài)傳感器，比如水下光纖溫度表以及可以測(cè)量水中溶氧含量的設(shè)備。

所有這些數(shù)據(jù)都會(huì)傳輸?shù)椒?wù)器上的數(shù)據(jù)庫(kù)中，用戶可以通過(guò)不同的應(yīng)用程序，查詢和使用這些數(shù)據(jù)。使用某些程序，生態(tài)學(xué)家可以查看沼澤中的環(huán)境數(shù)據(jù)。還有些程序則是專門為普通用戶設(shè)計(jì)的。比如，我們正在開(kāi)發(fā)一款類似“雙重實(shí)驗(yàn)室”的瀏覽器，可以通過(guò)任何聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，訪問(wèn)虛擬的蒂德馬什農(nóng)場(chǎng)。在這個(gè)虛擬農(nóng)場(chǎng)中，我們對(duì)沼澤的地貌進(jìn)行了數(shù)字仿真模擬，生成了虛擬的樹(shù)木和植被；同時(shí)利用游戲引擎，加入了由傳感器收集到的噪聲和數(shù)據(jù)，讓你在不同的位置聽(tīng)到不同的聲音，獲得身臨其境的感受。作為虛擬體驗(yàn)者，你可以在沼澤上漂浮，傾聽(tīng)身邊的響動(dòng)；或者探索不同的區(qū)域，感受環(huán)境的變化；抑或潛入水底，聆聽(tīng)水下麥克風(fēng)收集的聲音。真實(shí)環(huán)境中的風(fēng)也會(huì)被傳感器偵測(cè)到，并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，吹動(dòng)虛擬叢林。

“實(shí)境觀測(cè)站”只是一個(gè)展示性項(xiàng)目，而并非實(shí)用系統(tǒng)的原型。但我們不難想象在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用的場(chǎng)景。比如，農(nóng)民使用類似的系統(tǒng)，可以查看大量的傳感器數(shù)據(jù)，隨時(shí)追蹤農(nóng)場(chǎng)中的濕度、農(nóng)藥、肥料情況，甚至動(dòng)物活動(dòng)。而市政機(jī)構(gòu)則可以對(duì)風(fēng)暴、洪水等自然災(zāi)害進(jìn)行跟蹤，尋找處于危險(xiǎn)中的人群，及時(shí)提供幫助。實(shí)際上，對(duì)于我們的日常生活來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)并非遙不可及。我們?cè)缫蚜?xí)慣在外出用餐之前先使用Yelp（美國(guó)類似于“大眾點(diǎn)評(píng)”的軟件）查詢餐廳的評(píng)價(jià)。未來(lái)，這類軟件也許還會(huì)讓我們看到餐廳的環(huán)境情況（是否吵鬧，是否擁擠）。

這種可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程“存在”的方式，或許已經(jīng)接近于時(shí)空穿越了。我們經(jīng)常會(huì)在旅途中會(huì)打開(kāi)“雙重實(shí)驗(yàn)室”，只是為了聽(tīng)聽(tīng)大樓里的聲音，感受一下實(shí)驗(yàn)室里的活動(dòng)。這種體驗(yàn)，讓我們有了家就在身邊的感覺(jué)。同樣，路途中的游子們，也可以通過(guò)這種技術(shù)，瞬間“回到”家中，并和家人一起共度美好的時(shí)光。

感知的延伸

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

多年來(lái)，研究人員一直在不斷嘗試，將可穿戴傳感器和致動(dòng)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(gè)過(guò)程叫做感知替換。近年來(lái)的許多研究都顯示，神經(jīng)可塑性確實(shí)存在—我們的大腦可以適應(yīng)新的刺激，也就是說(shuō)，傳感器有可能作為“額外感覺(jué)器官”，融入我們的感覺(jué)系統(tǒng)。不過(guò)，要把傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)與人類的感知體驗(yàn)有機(jī)結(jié)合在一起，我們還有很長(zhǎng)的路要走。

這個(gè)由傳感器驅(qū)動(dòng)的世界將給我們帶來(lái)的全新體驗(yàn)也開(kāi)始慢慢出現(xiàn)，未來(lái)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(duì)智能手機(jī)的依賴，回歸到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中—它們會(huì)讓我們更加真實(shí)地存在于這個(gè)世界中。