物聯(lián)網(wǎng)征程初啟

　　要想讓傳感器真正“飛入尋常世界中”，它必需在體積、造價(jià)、能耗等方面進(jìn)行“瘦身”，這樣它才真正能夠進(jìn)入到物理世界。

　　現在在我手邊有一個(gè)黑乎乎的小匣子，只有鼠標的一半大。有位記者說(shuō)這東西看起來(lái)像古老的BP機，不過(guò)BP機進(jìn)博物館，但這個(gè)小匣子還將繼續存在很久，而且還將經(jīng)歷“72變”，最終完全成為人們生活的一部分。

　　這個(gè)黑乎乎的東西就是傳感器，也是我折騰了將近20年的小玩意兒，它被復制了1萬(wàn)多個(gè)，在微軟3個(gè)數據中心的角落里“站著(zhù)崗”，常年監控著(zhù)機房?jì)鹊臏囟群蜐穸?。說(shuō)起傳感器以及由它組成的網(wǎng)絡(luò )——傳感網(wǎng)，或者是現在比較時(shí)髦的說(shuō)法“物聯(lián)網(wǎng)”，從其誕生到現在已經(jīng)有幾十年的歷史了，我們先翻開(kāi)歷史的卷軸，看看其發(fā)展歷程。

　　傳感網(wǎng)的古與今

　　對于互聯(lián)網(wǎng)來(lái)說(shuō)，20世紀80年代是黃金時(shí)代，這段時(shí)間出了一個(gè)知名的人物——鮑勃·卡恩(Bob Kahn)，他被人們稱(chēng)為互聯(lián)網(wǎng)之父(被賦予同樣稱(chēng)呼的人還有好幾個(gè))。在為互聯(lián)網(wǎng)做出卓越貢獻的同時(shí)，他也非常有遠見(jiàn)的為另一個(gè)始于上世紀80年代的項目——分布式傳感網(wǎng)(Distributed Sensor Net, 簡(jiǎn)稱(chēng)DSN)——做了奠基。在那個(gè)年代，傳感器遠比我手上的這個(gè)大得多，要用一輛卡車(chē)來(lái)拉。這么大的傳感器作為一個(gè)個(gè)節點(diǎn)組織在一起，通過(guò)微波彼此相連，就組成了傳感網(wǎng)。

　　龐大的傳感器在體積方面跟不上人們對其功用上的期望，于是研究者們就開(kāi)始思考能不能把它做得小一點(diǎn)、再小一點(diǎn)。于是，在上世紀90年代，“智能微塵”(Smart Dust)這個(gè)很有意思的概念出現了，提出者是Kris Pister，他是加州大學(xué)伯克利分校的教授。這一概念認為可以將計算和通訊集成在約1~2平方毫米的超微型傳感器中，用以對周?chē)h(huán)境的參數進(jìn)行探測。其核心的成分是微電機系統(Micro-Electro-Mechanical System, 簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS;這個(gè)概念在當時(shí)引起非常大的轟動(dòng))，該系統中可以集成很多和機械有關(guān)的傳感器。

　　當時(shí)Kris Pister這批人有一個(gè)幻想——在蒲公英上面懸掛一個(gè)傳感芯片，蒲公英飛到哪里就探測哪里的信號，再把信號傳遞回來(lái)。雖然只是一個(gè)假想，但當時(shí)真有科學(xué)家信心百倍地投入其中，并且還把所需的數據算出來(lái)了。比如有空氣動(dòng)力學(xué)專(zhuān)家計算出了芯片應有的重量等等。在2001年，加州大學(xué)伯克利分校的實(shí)驗室真做出了這種理想中的芯片雛形，比米粒還小，可謂“細如發(fā)絲，薄如蟬翼”。他們送給了我一個(gè)，當時(shí)我還精心包裝了一下?？上ё罱也坏搅?，特別遺憾。倘若芯片里面還有電留存的話(huà)，說(shuō)不定我就能通過(guò)網(wǎng)絡(luò )定位到它的“安身之所”了。

　　在這一時(shí)期，有三所高校和研究機構在傳感器領(lǐng)域處于領(lǐng)軍地位，一是加州大學(xué)伯克利分校(以Kris Pister為代表，他們提出了“智能微塵”理論)，另外兩個(gè)是加州大學(xué)洛杉磯分校(他們提出了“微無(wú)線(xiàn)技術(shù)”)和施樂(lè )帕克研究中心(Xerox PARC)。施樂(lè )帕克研究中心的團隊主要由我帶領(lǐng)，我們做的是傳感信息處理和“智能物質(zhì)”(Smart Matter)，希望能把計算、微電機系統放到物理世界中，與“智能微塵”也有非常緊密的聯(lián)系。

　　自本世紀初以來(lái)，對于傳感的研究越來(lái)越受到人們的重視，有很多學(xué)校和大公司的研發(fā)機構開(kāi)始進(jìn)行了類(lèi)似的研究，并有許多新興公司借此東風(fēng)異軍突起。將傳感器連接成“網(wǎng)”或“系統”，就成了傳感網(wǎng)。除了傳感網(wǎng)以外，類(lèi)似的概念也相繼提出，比如“Cyber Physical System”和 “Internet of Things” (簡(jiǎn)稱(chēng)IOT)。相較而言，IOT的概念在提出的初期更接近于日常生活，比如常見(jiàn)的RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)技術(shù)就是它的一部分。

　　關(guān)于傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的歷史，若從大的傳感器開(kāi)始算起，傳感網(wǎng)誕生至今應有30年了;而若從微傳感網(wǎng)(Micro Wireless Sensor Network)來(lái)說(shuō)，應該僅有15至20年：微傳感網(wǎng)始于上世紀90年代，那個(gè)時(shí)期的人們剛剛提出“微電機系統”的概念，試圖把傳感器和計算機處理和通訊全部都集成在一個(gè)芯片上，即“智慧微塵”。

　　其實(shí)傳感器的歷史，歸結起來(lái)就八個(gè)字——從大到小，以點(diǎn)到面。這八個(gè)字看似簡(jiǎn)單，但做起來(lái)卻是困難重重——要想讓傳感器真正“飛入尋常世界中”，它必需在體積、造價(jià)、能耗等方面進(jìn)行“瘦身”，這樣它才真正能夠進(jìn)入到物理世界。