“智能尘埃”梦想化为现实:用灰尘监控地球

  上世纪90年代,一个名叫克里斯·皮斯特的研究人员曾经有过一个疯狂的梦想:人们会在地球上撒上不计其数的微型传感器,每个传感器都比米粒还小。如今,皮斯特的梦想终于有了成为现实的机会。

  他管这些传感器叫“智能尘埃”。“智能尘埃”就像地球的电子神经末梢一样,能将地球上的每件事都监控起来。“智能尘埃”配有计算设备、传感设备、无线电台以及使用寿命很长的电池。“智能尘埃”能进行观察,实时传输人、城市以及环境的数据。

  智能尘埃

  它不是普通意义上的尘埃,而是一种廉价而智能的微型无线传感器,它们互相联系,形成独立运行的网络,可以监测气候情况、车流量、地震损害等。它被誉为改变世界运行方式的技术。

  实践 “尘埃”要装上石油探井

  来自美国加州大学伯克利分校的计算机教授皮斯特说:“这令人兴奋,从我产生这个想法到现在已经很长时间了。14年前,我创造了‘智能尘埃’这个概念。它沉寂了一段时间,现在终于来了。”

  事情也许不完全像他展望的那样,但总算有了进展。

  惠普公司最近宣布,他们正在开发“地球中枢神经系统”,未来几年中,惠普公司计划在全球布下1万亿个传感器。

  这些遍布全球的无线设备能检查生态系统是否健康,能更迅速地监测到地震,能够预测交通模式,还能监察能源使用状况。按照这种想法,如果人们实时对世界了解得更多,很多事故就能被阻止,很多能源也可以被节省。

  惠普高级研究人员彼得·哈特维尔说,惠普已与荷兰皇家壳牌石油公司达成协议,在石油探井上安装100万个火柴盒大小的监视器,测量岩层的震动和地球的其他运动。这些传感器每个都能覆盖6平方英里的范围。

  彼得·哈特维尔说,这是迄今为止最大规模的一次“智能尘埃”的部署。我们只是觉得现在的技术已经达到了这个基础,是时候把‘智能尘埃’拿出实验室大显身手了。”

  数据 百万、十亿甚至要万亿

  尽管最近的消息令人振奋,但仍有不少人搞不清楚究竟什么是“智能尘埃”。从体积上来看,现在已经开发出的和正在部署的传感器比真正的灰尘大了许多。惠普公司开发的传感器在体积上和火柴盒差不多大,如果再在外面加上一个金属盒进行保护,尺寸简直要赶上录像带了。

  “智能尘埃”和气象站传感器以及交通监视系统究竟有什么不同?

  大小是一个区别。“智能尘埃”传感器必须更小,更便于携带,但是现在人们掌握的技术还无法大量生产尺寸仅为几毫米的传感器。

  无线连接也是一个大区别。建筑物的恒温箱大多使用的是硬接线。而“智能尘埃”通过无线传播和其他传感器一起把温度数据传送到网络上。加州大学计算机教授德波拉·埃斯特林说,数量很多也是“智能尘埃”与其他监测系统一个很大的不同。

  “智能尘埃”研究人员一开口,数据就建立在百万、十亿甚至万亿的基础上。有人说,所谓“智能尘埃”的概念已经给现实带来了严重的偏差,是时候颠覆传统概念了。“无线传感网络”或者“网格”的概念已经被越来越多的研究者所接受。

  埃斯特林说,有一点很重要,“智能尘埃”不是用完即丢的一次性用品。“智能尘埃”传感器必须为特定目的设计,并且分布在特定的地点,可不像当初皮斯特幻想的那样,像尘土一样随风飘散。

  应用 农场工厂桥梁都可监测

  研究人员说,尽管存在这些差异,将地球监视起来的“智能尘埃”理论对保持人类基本生活不受影响有好处。

  而且,真实世界有很多项目都在寻求利用传感器获取地球的“生命体征”。研究人员在接受采访时说,目前,无线传感器监测着农场、工厂、数据中心以及桥梁等地方,目的是掌握系统工作状况,提高工作效率。

  在所有这些地方,传感器网络的部署都是有特殊目的的。例如,一家名为“街线”的公司在旧金山的停车位和公路上安装了 12000个传感器。那些传感器并不会知道发生在停车位上的所有事情,它们只会对停在车位的汽车产生反应。

  “街线”CEO托德·迪克斯特拉说,这些数据将很快提供给有需要的人们,计算出到哪里停车最方便。其他的传感器还可被用来监测工厂的机器工作状况,解决它的效率低下等问题,在机器出现故障前将风险排出。还有一些被用来搜集温度、化学物以及声音等数据。微型照相机和雷达也能被用来进行数据搜集。

  有了智能尘埃后……

  A 面

  隐私可能受侵犯

  即使这些传感器被部署在科学和公众领域,一些人仍然感觉个人隐私受到了侵犯,他们感觉,遍布全球的监视器让自己受到了秘密监视。

  一位主张保护隐私的律师李·提恩说:“侵犯隐私的潜在可能非常、非常、非常大,因为我们谈论的是非常、非常、非常微小的传感器,人们根本无法发觉。它们的数量是如此之多,你根本防不胜防。”

  不过提恩又说,这并不意味着研究人员应该停止对 “智能尘埃”的研究工作,但是他们应该同时考虑到人们隐私的保护问题。“显然,会存在一定的安全问题和隐私问题。”

  如果另一个版本的 “智能尘埃”成为现实,另一个隐私问题又会引起大家的关注。一些研究人员正在寻求把传感器放到移动电话中。在这种情况下,数十亿使用手机的人都成了“智能尘埃”。

  B面

  得到的信息更多

  不过研究人员说,他们用“智能尘埃”把地球监视起来的理论如果能变成现实,将会对人类和地球环境有很大的好处。

  皮斯特说,信息总是越多越好。“拥有的感应器越多,系统的效率越高,这能降低需求,减少浪费。”

  惠普研究人员哈特维尔说,要想对付诸如气候变化和生物多样性丧失这样的问题,人们惟一能做的就是了解更多的信息。

  哈特维尔说,尽管惠普公司的“地球中枢神经系统”计划是个商业计划,但“智能尘埃”背后的动机是利他主义的。“人们问我的工作是什么?我说,我的工作是拯救世界。”

更新日期:2010-5-11

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