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      你知道么?传感器在我们的生活中已无所不在

      作者:Admin 发布时间:2017-04-07 [ ] 浏览:
      传感器在我们的生活中已无所不在,这是因为它们也遵循摩尔定律:传感器一直在变得更小、更便宜、更强大。
        在现代化的办公大楼上班,或住在新装修的房子里,传感器会不断探测你的行动以及周围环境的温度和湿度。陀螺仪和加速计现在已经是智能手机的标配,但在几十年前,它们还都是体积庞大、价格昂贵的设备。随着微电子设计、能源和电磁波谱管理的不断发展,即便是成本不到1美元的芯片,也能将一个传感器阵列连接到一个低功率的无线通信网络中。这个巨大的传感器网络所产生信息量会庞大到不可思议,但其中绝大部分信息对我们来说都是不可见的,似乎被一道无形的墙围了起来,只有特定设备的特定程序(比如调节恒温器,或者记录你每天走了多少步的应用程序),才能访问并使用这些数据。
        如果我们能消除这种界限,计算机和通讯行业都将会发生重大变革。一旦我们开发出相关的通讯协议,允许设备和应用程序之间进行数据交换(目前已经有人在做这件事了),那么任何程序都可以获取任何器物中的传感器的数据。
      传感器数据可视化
        在这个信息爆炸的时代,人类发现自己越来越无法维持在这个世界中的存在感了。然而,只要我们能够学会正确利用这些庞大的数据资源,希望的曙光就将出现。利用所有的感官来认知世界,但对于大多数数字信息,我们只能用移动设备上的、小块的二维屏幕来显示。因此,科研人员花费数年时间,致力于将传感器网络收集的信息转换成人们熟悉的“感官语言”。将大楼中所有麦克风采集到的声音汇总到一起,创建一个虚拟的声音环境。当然,为了保护隐私,传感器会在传输声音之前,对音频信息进行处理。经过处理后,声音里的信息是无法理解的,但保留了环境的背景音和说话者的声音特质。即“双重实验室”。“双重实验室”的使用者还可以查找过去某一时刻的信息——使用者可以从各个角度观察某一时刻的情形,或者通过快进,查看不同时间尺度的数据,从而发现日常很难发现的周期性现象。
        “双重实验室”一类的浏览器软件有许多直接的商业价值——例如可用于安装了多种传感器的大型建筑的虚拟控制平台。以往,当大楼管理者想要追踪暖气系统的问题时,他必许整理并查看大量表格和图表,对异常的温度数据进行分类归纳,才有可能最终找到问题的根源。如果使用“双重实验室”,管理者可以及时了解所有房间的当前温度和设定温度,快速发现温度异常的楼层或房间。此外,规划者、设计人员和居住者可以了解大楼内基础设施的使用情况,以及楼里的人们什么时候会聚集在一起,通常会聚集在哪里,如何改变人们的工作或交流方式。
      定义“存在”
        随着传感器和计算机技术的不断发展,虚拟旅行或将变成现实,实时“存在”于遥远的某个地方也成为可能。到那时,“这里”和“现在”这两个词,也许会有新的含义。科学家开展了名为“实境观测站”的项目,目标是带领实体和虚拟访客体验不断变化的自然环境。我们计划在“实境观测站”的基础上,结合“双重实验室”,来探索“存在”这个词概念的变化。
        借助于高效的电源管理方式,这些传感器只靠电池就可持续工作数年。其中,某些传感器会使用太阳能电池,其功率的提升可以满足音频传输的需求——甚至包括微风、鸟鸣,以及雨滴落在树叶上的声音。比如水下光纤温度表以及可以测量水中溶氧含量的设备。所有这些数据都会传输到服务器上的数据库中,用户可以通过不同的应用程序,查询和使用这些数据。
        应用某些程序,生态学家可以查看沼泽中的环境数据。还有些程序则是专门为普通用户设计的。比如,正在开发的类似“双重实验室”的浏览器,可以通过任何联网的计算机,访问虚拟环境。在这个虚拟环境中,我们对环境的地貌进行了数字仿真模拟,生成了虚拟的树木和植被。同时利用游戏引擎,加入了由传感器收集到的噪声和数据,让你在不同的位置,听到不同的声音,获得身临其境的感受。作为虚拟体验者,你可以在区域中漂浮,倾听身边的响动;或是探索不同的地方,感受环境的变化;抑或潜入水底,聆听水下麦克风收集的声音。真实环境中的风也会被传感器侦测到,并转化为数字信号,吹动虚拟丛林。
        这种可以实现远程“存在”的方式,或许已经接近于时空穿越了。我们经常会在旅途中会打开“双重实验室”,只是为了听听大楼里的声音,感受一下实验室里的活动。这种体验,让我们有了家就在身边的感觉。同样,路途中的游子们,也可以通过这种技术,瞬间“回到”在家中,并和家人一起,共度美好的时光。
      感知的延伸
        有一点是毋庸置疑的,可穿戴设备将会在下一波计算大潮中扮演至关重要的角色。多年来,研究人员一直在不断尝试,将可穿戴传感器和制动器作为人体的辅助设备,把传感器数据传输到人体的感知器官,这个过程叫做感知替换。近年来的许多研究都显示,神经可塑性确实存在——我们的大脑可以适应新的刺激,也就是说,传感器有可能作为“额外感觉器官”,融入我们的感觉系统。不过,要把传感器网络的数据,与人类的感知体验有机结合在一起,我们还有很长的路要走。
        要发挥可穿戴设备的最大潜力,提升人体的外部感知能力,面临的一个关键问题是,如何更好掌控穿戴者的注意力。今天的高科技可穿戴设备,如谷歌眼镜,其功能就像一个第三方的服务中介,会根据周边环境,提供相关的信息,或为我们推荐一些服务(比如用户经过电影院时,会推荐近期热播的大片)。但是,这些“建议”经常会毫无征兆地突然跳出来,之前没有任何预示。这种机械式的建议方式让人十分头疼甚至厌烦,但在我们的神经系统里,类似情况是绝对不会发生的。我们的感知系统让我们能动态处理不同的外部刺激,过滤掉那些与当前关注的事物无关的刺激。我们正在进行相关实验,以了解可穿戴设备能否像人类大脑一样,将注意力集中在重要工作上,同时对周围环境保持一定的关注度。
        科学家们第一个实验是要确定,在实际应用中,可穿戴设备能否分辨出使用者正在聆听哪一组声源。希望利用这个实验获得的结果,能让用户仿佛身处自然环境中,可以“不经意”地听到周边环境发出的各种声音,想象一下,最初注意力集中在一个遥远的湖心小岛上,然后慢慢地开始听到远方的声音,这种感觉就像可以随心所欲地调整听觉的灵敏度(在现实中,我们的耳朵不可能听到那么远的地方传来的声音)。再次进入想象的世界——沿着一条小溪散步,但水底的声音却可以清晰地传入耳中,偶一抬头,就会听到枝头鸟儿的歌声飘来。这种数字化信息的传输方式将成为一个重要的里程碑,未来人体的感知器官和传感器网络极有可能通过信息流,实现相互之间的连接。或许在不久的将来,这一设想将由植入人体感觉器官或神经系统的传感器来实现。希望这些设备及其提供的信息,能够作为现有感知能力的补充,而非取代它们。
        与此同时,这个由传感器驱动的世界将给人类带来的全新体验也开始慢慢出现,未来的前景令科研人员兴奋不已。全新的科技完全具备将我们的身体与周围环境融为一体的能力。这些工具可以让我们摆脱对智能手机的依赖,回归到现实环境中——它们会让我们更加真实地存在于这个世界。
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