OFweek可穿戴设备网络：充满传感器的世界将如何改变我们看、听、思考和生活的方式？这是一个有趣的实验：请尝试数一下你周围现在有多少个传感器。
你的电脑上有摄像头和微型麦克风，你的智能手机上有 GPS 传感器和陀螺仪，你的健身追踪器上有加速计……如果你在现代化的办公楼里工作，或者住在新装修的房子里，传感器会持续检测你的动作以及您周围环境的温度和湿度。
传感器在我们的生活中变得无处不在，因为它们遵循摩尔定律：传感器一直变得更小、更便宜、功能更强大。
陀螺仪和加速度计现在已成为智能手机的标准功能，但几十年前它们是笨重且昂贵的设备。
因此，过去此类设备的应用仅限于引导航天器或导弹。
与此同时，微电子设计、能源和电磁频谱管理的进步使得成本不到 1 美元的芯片能够将传感器阵列连接到低功耗无线通信网络。
这个巨大的传感器网络产生的信息量将令人难以置信，但其中大部分对我们来说是不可见的。
它似乎被一堵看不见的墙包围着，只有针对特定设备的特定程序（例如调节恒温器）。
设备或记录您每天走了多少步的应用程序）来访问和使用此数据。
如果我们能够消除这些界限，计算和通信行业都将发生革命。
一旦我们开发出允许设备和应用程序之间进行数据交换的相关通信协议（已经有人在这样做），那么任何程序都可以从任何工件中的传感器获取数据。
如果这个想法得以实现，那么23年前Mark Weiser在其文章《21世纪的计算机》（发表于2019年9月）中预言的普适计算时代将迎来普适计算时代。
，将成为现实。
普适计算时代的到来不会是渐进的。
我们相信这将是一场革命性的变化，就像互联网的迅速普及一样。
在谷歌地图、Twitter等移动应用以及推出这些应用的行业巨头中，我们已经看到普适计算的革命性变革已经初具规模。
但只有各种设备能够从无处不在的传感器捕获数据，技术创新才会爆发。
环境信息集成商将成为下一个价值数十亿美元的科技公司，他们将利用我们周围传感器生成的数据来开发新的应用程序。
预测无处不在的计算和传感器数据将对我们的日常生活产生的影响就像预测 30 年前互联网将如何改变世界一样困难。
幸运的是，我们可以用“媒体理论”作为参考：20世纪60年代，传播理论家马歇尔·麦克卢汉表示，电子媒体（主要是电视）将成为人类神经系统的延伸。
如果麦克卢汉今天还活着，我不知道他会如何看待传感器的普及。
当传感器变得无处不在，当它们收集的数据能够以全新的方式成为人体感知信息的一部分时，人类感知的边界将在哪里？当我们的感知不受时间、空间和尺度的限制时，我们该如何定义“存在”的概念？ 可视化传感器数据我们使用所有的感官来了解世界，但对于大多数数字信息，我们只能将其显示在移动设备上的小型二维屏幕上。
因此，我们遭遇信息瓶颈的想法并不是一个新想法。
在这个信息爆炸的时代，我们发现自己越来越无法在这个世界上维持存在感。
不过，只要我们能够学会正确利用这些庞大的数据资源，就会有一线希望。
因此，我们麻省理工学院媒体实验室的团队花了数年时间致力于将传感器网络收集的信息转化为熟悉的“感官语言”。
当时，Netscape 浏览器为我们提供了对互联网海量数据的访问，我们正在开发软件浏览器来帮助我们访问和利用即将到来的大量传感器数据。
目前用于开发此类浏览器的最佳工具是名为Unity3D的视频游戏引擎，通过该引擎，数百万游戏玩家可以在不断变化的三维环境中实时快速地进行交互。
我们用它开发了一个名为 DoppelLab 的应用程序，它可以接收环境中的所有传感器数据流，将数据转换为图像形式，并将其投影到建筑物的三维模型上。
以多媒体实验室为例，DoppelLab 收集整个建筑的传感器数据，并将数据实时显示在计算机显示器上。
用户只需观察屏幕，就可以随时查看每个房间的温度、访客和人员的活动情况，甚至乒乓球在智能桌子上的位置。
除了可视化数据之外，双实验室还结合了建筑物中所有麦克风拾取的声音，以创建虚拟声音环境。
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，语音中的信息难以理解，但保留了环境的背景声音和说话人的声音特征。
“双实验室”的用户还可以搜索过去某个时间的信息——用户可以从各个角度观察某个时间的情况，或者快进查看不同时间尺度的数据，从而发现难以发现的信息寻找日常生活中的周期性现象。
DualLab 等基于浏览器的软件具有许多直接的商业优势，例如为配备各种传感器的大型建筑提供虚拟控制平台。
过去，大厦管理人员想要追查供暖系统的问题时，必须整理、查阅大量表格和图表，对异常温度数据进行分类汇总，才能最终找到问题的根源。
如果采用“双实验室”，管理人员可以及时了解所有房间的当前温度和设定温度，并快速发现温度异常的楼层或房间。
此外，规划者、设计师和居住者可以了解建筑物内基础设施的使用方式，以及建筑物中的人们何时何地聚集在一起，这如何改变人们的工作或交流方式？不过，我们开发“双实验室”并不是为了商业目的，而是为了探索一个更大、更有趣的问题：普适计算将如何改变“存在”一词的基本含义？ 重新定义“存在” 随着传感器和计算机技术的不断发展，虚拟旅行可能成为现实，在遥远的地方实时“存在”也可能成为可能。
到那时，“这里”和“现在”这两个词可能会有新的含义。
我们在蒂德马什农场的项目称为现实观测站，旨在带领实体和虚拟游客体验不断变化的自然环境。
我们计划以“现实观察站”为基础，结合“双实验室”，探索“存在”一词的概念变化。
自2008年以来，在政府和私人环保组织的共同努力下，美国马萨诸塞州南部数英亩（约公顷）的蔓越莓沼泽被改造成受保护的沿海湿地系统，统称为提德马什农场。
我们的同事格洛丽安娜·达文波特 (Glorianna Davenport) 是该农场的共同所有者之一。
达文波特在多媒体实验室主要研究纪录片的未来发展。
她有一个好主意，就是在环境中布置各种传感器，自动拍摄“纪录片”。
在她的帮助下，我们正在开发一个传感器网络，该网络将记录生态变化并让人们体验这些信息。
在 Tidmarsh 农场，我们安装了数百个无线传感器来测量温度、湿度、水分、光线、运动、风、声音、树干液流以及各种化学物质的浓度水平。
得益于高效的电源管理，这些传感器可以仅依靠电池供电运行数年。
其中一些传感器使用太阳能电池，其功率可以增加以传输音频——甚至是微风、鸟鸣和树叶上的雨滴的声音。
我们的同事还在蒂德马什农场安装了先进的生态传感器，例如水下光纤温度计和可以测量水中溶解氧量的设备。
所有这些数据都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。
使用某些程序，生态学家可以查看沼泽的环境数据。
还有专门为普通用户设计的程序。
例如，我们正在开发一款类似于“Double Labs”的浏览器，它可以从任何具有互联网连接的计算机访问虚拟 Tidmarsh 农场。
在这个虚拟农场中，我们以数字方式模拟了沼泽景观并生成了虚拟树木和植被。
同时，利用游戏引擎添加噪音和传感器收集的数据，让你在不同的位置听到不同的声音，获得身临其境的体验。
作为虚拟体验者，你可以漂浮在沼泽上，聆听周围的声音；或者探索不同的区域，感受环境的变化；或者潜入水下聆听水下麦克风收集的声音。
真实环境中的风也将被传感器检测到并转换成数字信号吹向虚拟丛林。
现实观测站是一个示范项目，而不是实用系统的原型。
但不难想象它在现实生活中的应用。
例如，使用类似系统的农民可以查看大量传感器数据，以随时跟踪农场的湿度、农药、肥料，甚至动物活动。
市政机构可以跟踪风暴和洪水等自然灾害，发现处于危险中的人们，并及时提供帮助。
事实上，这项技术对于我们的日常生活来说并非遥不可及。
我们早已习惯在外出就餐前使用Yelp（类似于美国“大众点评”的软件）查看餐厅评价。
未来，这类软件或许还可以让我们看到餐厅里的环境（是否嘈杂或拥挤）。
这种远程“存在”的实现方式，可能接近于时空旅行。
我们在旅行的时候经常会打开“双实验室”，就是为了听听建筑的声音，感受一下实验室里的活动。
这种经历让我们感觉家就在我们身边。
同样，在路上的旅行者也可以利用这项技术即时“回到”家中，与家人共度美好时光。
感知的延伸 毫无疑问，可穿戴设备将在下一波计算浪潮中发挥至关重要的作用。
在我们看来，可穿戴计算机和传感器天然是互补的，两者可以完美结合，补充和延伸人体的感知能力。
多年来，研究人员一直在尝试使用可穿戴传感器和执行器作为人体的辅助装置，将传感器数据传输到人体的感觉器官。
这个过程称为感觉替代。
近年来的许多研究表明，神经可塑性确实存在——我们的大脑可以适应新的刺激。
换句话说，传感器有可能作为“额外的感觉器官”集成到我们的感觉系统中。
然而，要将传感器网络的数据与人类的感官体验有机结合起来，我们还有很长的路要走。
我们认为，为了最大限度地发挥可穿戴设备的潜力，提高人体的外部感知能力，一个关键问题是如何更好地控制佩戴者的注意力。
当今的高科技可穿戴设备，例如谷歌眼镜，其功能类似于第三方服务中介。
他们会根据周围的环境向我们提供相关信息，或者向我们推荐一些服务（例如，当用户路过电影院时，他们会推荐最近的热门大片）。
然而，这些“建议”常常突然出现，没有任何警告。
这种机械性的建议是非常烦人的，甚至是烦人的，但在我们的神经系统中，这种情况永远不会发生。
我们的感知系统使我们能够动态处理不同的外部刺激，过滤掉那些与我们当前关注的内容无关的刺激。
我们正在进行实验，以了解可穿戴设备是否可以像人脑一样工作，专注于重要任务，同时保持对周围环境的一定程度的感知。
我们的第一个实验是确定在实际应用中，可穿戴设备是否可以辨别用户正在收听哪组声源。
我们希望这次实验得到的结果能够让用户感觉仿佛置身于自然环境中，能够“无意中”听到周围环境中的各种声音，就像我们在提德马什农场所做的那样。
想象一下，最初您的注意力集中在湖中央的一个偏远岛屿上，然后慢慢地您开始听到远处的声音。
感觉就像你可以将你的听觉灵敏度调节到你想要的任何程度（实际上，我们的耳朵不可能听到那么远的声音）。
再次进入想象的世界——你正沿着一条小溪行走，但可以清晰地听到水底传来的声音。
抬头一看，就会听到树枝上鸟儿的歌声。
这种数字信息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很可能通过信息流相互连接。
也许在不久的将来，这个想法将通过植入人体感觉器官或神经系统的传感器来实现。
我们希望这些设备及其提供的信息能够补充我们现有的感官能力，而不是取代它们。
美梦还是噩梦？对于很多人来说，包括我们自己，我们刚刚描述的世界可能看起来有点令人毛骨悚然。
这种对“存在”的重新定义意味着我们与环境的关系以及我们与他人的关系必须改变。
更令人担忧的是普适计算将对个人隐私产生巨大影响。
但我们仍然相信，随着技术的进步，我们可以通过多种方式保护自己。
十年前，我们的研究团队进行了一个项目，Matt Leibovitz 在媒体实验室安装了 40 个摄像头和传感器。
他为每个节点设计了一个巨大的开关，这样用户就可以轻松找到并关闭传感器。
当今世界，摄像头和麦克风等传感器几乎无处不在。
即使有开关，也很难一一关闭。
我们必须有更有效的解决方案。
一种解决方案是使用能够响应环境和个人偏好的传感器。
几年前，我们团队的龚南伟在这个方向做了一些探索。
她开发了一种特殊的钥匙圈。
这个设备实际上是一个无线信标发射器，可以连续发射无线信号来“告知”周围的传感器用户的个人喜好。
钥匙环上有一个标记为“NO”的按钮。
一旦按下该按钮，当前环境中的所有传感器将无法接收到相应的信息。
这确保了在此期间，所有用户的隐私都受到保护。
信息不会被泄露。
任何解决方案都必须保证以下两点：第一，保证周围所有传感器都能接收到用户的请求；其次，确保这些请求能够真正得到执行。
要开发这样的通信协议，首先必须面对各种技术和法律限制。
为了克服这些问题，世界各地的开发团队进行了多次讨论和研究。
例如，法律可以赋予该人对其周围所有传感器生成的数据的所有权，赋予该个人选择是否加密该数据或限制其上传到网络的权利。
双实验室和现实观察站项目有一个共同的目标，那就是首先在安全的空间中了解这些技术如何影响隐私权。
通过这种方式，我们可以在这些灾难性影响实际发生之前找到有效的解决方案。
前国家安全局（NSA）雇员爱德华·斯诺登让我们认识到信息透明度的重要性。
在开放的社会中，只有制定相关的法律措施，才能真正消除隐私权的威胁。
另外，我们认为，在软硬件开发过程中，向所有人开源是防止系统性侵犯隐私的最佳方式。
与此同时，这个传感器驱动的世界将给我们带来的新体验正在慢慢开始出现，我们对未来的前景感到兴奋。
新技术完全有能力将我们的身体与周围环境融为一体。
这些工具可以让我们远离智能手机，回到现实生活中——它们可以让我们更加融入这个世界。