充滿傳感器的世界

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(duì)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(jì)算機(jī)都能使用這些數(shù)據(jù)，我們或許就將邁入普適計(jì)算的全新時(shí)代。

但普適計(jì)算時(shí)代的來臨不會(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(huì)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(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(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顯示。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(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)。因此，我們?cè)诼槭±砉W(xué)院媒體實(shí)驗(yàn)室( Medialab)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(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“雙重實(shí)驗(yàn)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(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)。“雙重實(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)平常很難觀察到的周期性現(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——例如可以搭建一個(gè)虛擬平臺(tái)，用于對(duì)安裝了多種傳感器的大型建筑進(jìn)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(shí)，他必須整理并查看大量表格和圖表，對(duì)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。

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，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，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(shí)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(yàn)有機(jī)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(gè)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(gè)第三方的服務(wù)中介，會(huì)根據(jù)周邊環(huán)境為我們提供相關(guān)的信息，或?yàn)槲覀兺扑]一些服務(wù)(比如用戶經(jīng)過電影院時(shí)，會(huì)推薦近期熱播的大片)。但是，這些“建議”經(jīng)常會(huì)毫無征兆地突然跳出來，之前沒有任何預(yù)示。這種機(jī)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(duì)不會(huì)發(fā)生的。我們的感知系統(tǒng)讓我們能動(dòng)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(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，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(shí)對(duì)周圍環(huán)境保持一定的關(guān)注度。

我們的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是要確定，在實(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)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?cè)诘俚埋R什農(nóng)場(chǎng)中做的那樣。

想象一下，最初你的注意力集中在一個(gè)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(shí)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(jìn)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(huì)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(gè)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(shí)現(xiàn)相互之間的連接。或許在不久的將來，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(shí)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(bǔ)充，而非取代它們。

美夢(mèng)還是噩夢(mèng)?

對(duì)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(jì)算對(duì)于個(gè)人隱私產(chǎn)生的巨大沖擊。但我們?nèi)匀幌嘈?，在科技進(jìn)步的同時(shí)，我們可以采用很多方法來保護(hù)自己。

10年前，我們的研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)開展過一個(gè)項(xiàng)目，馬特 ·萊伯維茲( Mat Laibowitz)在媒體實(shí)驗(yàn)室里架設(shè)了 40個(gè)攝像頭和傳感器。他為每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都設(shè)計(jì)了一個(gè)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(gè)解決方案是，讓傳感器可以對(duì)環(huán)境和人的個(gè)體偏好做出響應(yīng)。幾年前，我們團(tuán)隊(duì)的成員龔南葳就在這個(gè)方向上做了一些探索。她開發(fā)了一個(gè)特別的鑰匙環(huán)，這個(gè)裝置實(shí)際上是一個(gè)無線信標(biāo)發(fā)射器，可以不停地發(fā)射無線信號(hào)，將使用者的個(gè)人偏好“告知”周邊的傳感器。鑰匙環(huán)上有一個(gè)標(biāo)有“ NO”字樣的按鈕，一旦按下這個(gè)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(shí)間里，使用者的所有隱私信息都不會(huì)外泄。

任何解決方案都必須要保證以下兩點(diǎn)：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(qǐng)求;二是確保這些請(qǐng)求能被切實(shí)執(zhí)行。要開發(fā)這樣的通訊協(xié)議，首先要面對(duì)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(tuán)隊(duì)已經(jīng)開展了多項(xiàng)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(gè)人，個(gè)人有權(quán)選擇是否對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，或限制這些數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)中。

“雙重實(shí)驗(yàn)室”和“實(shí)境觀測(cè)站”項(xiàng)目有一個(gè)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(huì)對(duì)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(duì)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(gè)開放的社會(huì)，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(shí)，這個(gè)由傳感器驅(qū)動(dòng)的世界將給我們帶來的全新體驗(yàn)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(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。