一個充滿傳感器的世界將會如何改變我們所見、所聞、所思和生活的方式？這里有一個有趣的實驗：請你試著數數，現在有多少傳感器圍繞在你身邊。你的計算機上有攝像頭和微型麥克風，智能手機中有GPS傳感器和陀螺儀，健身追蹤器中有加速計……如果你在一個現代化的辦公大樓上班，或住在新裝修的房子里，傳感器會不斷探測你的行動以及周圍環(huán)境的溫度和濕度。傳感器在我們的生活中已無所不在，這是因為它們也遵循摩爾定律：傳感器一直在變得更小、更便宜、更強大。陀螺儀和加速計現在已經是智能手機的標配，但幾十年前，它們還都是體積龐大、價格昂貴的設備。因此在過去，這類設備的應用僅限于為宇宙飛船或導彈導航。同時，隨著微電子設計、能源和電磁波譜管理的不斷發(fā)展，即便是成本不到1美元的芯片，也能將一個傳感器陣列連接到一個低功率的無線通信網絡中。

這個巨大的傳感器網絡所產生信息量會龐大到不可思議，但其中絕大部分信息對我們來說都是不可見的，似乎被一道無形的墻圍了起來，只有特定設備的特定程序（比如調節(jié)恒溫器，或者記錄你每天走了多少步的應用程序），才能訪問并使用這些數據。

如果我們能消除這種界限，計算機和通訊行業(yè)都將會發(fā)生重大變革。一旦我們開發(fā)出相關的通訊協議，允許設備和應用程序之間進行數據交換（目前已經有人在做這件事了），那么任何程序都可以獲取任何器物中的傳感器的數據。如果這一設想得以實現，那么馬克·魏澤爾（MarkWeiser）在23年前的那篇《21世紀的計算機》（發(fā)表于1991年9月的《科學美國人》）中所預言的普適計算時代（ubiquitouscomputing），就會成為現實。

普適計算時代的來臨不會是漸進式的，我們相信這將會是一個革命性的轉變，正如互聯網的迅猛普及。在谷歌地圖、推特等手機應用上，以及推出這些應用的那些行業(yè)巨頭上，我們已經看到，普適計算的革命性轉變已經開始萌芽。但是，只有當各種設備都能從無處不在的傳感器上獲取數據時，技術創(chuàng)新才會出現爆炸式的增長。環(huán)境信息的整合者，將成為下一批市值達到10億美元級別的科技公司，它們會利用我們身邊的傳感器產生的數據，開發(fā)出全新的應用程序。

要預測普適計算以及傳感器數據將對我們的日常生活產生何種影響，其難度不亞于在30年前預知互聯網絡將會如何改變世界。幸好，我們可以用“媒介理論”作為參考：上世紀60年代，通信理論學家馬歇爾·麥克盧漢說過，電子媒體（主要是電視）將會成為人體神經系統的延伸。如果麥克盧漢今天還健在的話，不知道他會怎么看待傳感器的普及。當傳感器變得無處不在，當它們收集到的數據能以全新的方式成為人體感官信息的一部分，人類感知的邊界將在何處？當我們的感知不受時間、空間和尺度的限制，我們又該如何定義“存在”的概念？

可視化的傳感器數據

我們利用所有的感官來認知世界，但對于大多數數字信息，我們只能用移動設備上的、小塊的二維屏幕來顯示。因此，我們受困于信息瓶頸，這并不是什么新奇的觀點。在這個信息爆炸的時代，我們發(fā)現自己越來越無法維持在這個世界中的存在感了。然而，只要我們能夠學會正確利用這些龐大的數據資源，希望的曙光就將出現。因此，我們在麻省理工學院媒體實驗室的團隊花費數年時間，致力于將傳感器網絡收集的信息轉換成人們熟悉的“感官語言”。

當年，網景（Netscape）瀏覽器為我們提供了一個訪問互聯網龐大數據的渠道，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據洪流。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，數百萬名游戲玩家可以在不斷變化的三維環(huán)境中進行實時、快捷的互動。我們則利用它開發(fā)了一款名為DoppelLab的應用程序，能夠接收環(huán)境中所有的傳感器數據流，并將數據轉化為圖像形式，投射在建筑物的三維模型上。以多媒體實驗室為例，DoppelLab會收集整座大樓的傳感器數據，并將這些數據實時呈現在計算機顯示器上。只需觀察屏幕，用戶就可以隨時瀏覽每個房間的溫度、訪客及人員的活動，甚至乒乓球在智能球臺上的位置。

除了對數據進行可視化處理，“雙重實驗室”還能將大樓中所有麥克風采集到的聲音匯總到一起，創(chuàng)建一個虛擬的聲音環(huán)境。當然，為了保護隱私，傳感器會在傳輸聲音之前，對音頻信息進行處理。經過處理后，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。“雙重實驗室”的使用者還可以查找過去某一時刻的信息——使用者可以從各個角度觀察某一時刻的情形，或者通過快進，查看不同時間尺度的數據，從而發(fā)現日常很難發(fā)現的周期性現象。

“雙重實驗室”一類的瀏覽器軟件有許多直接的商業(yè)價值——例如可用于安裝了多種傳感器的大型建筑的虛擬控制平臺。以往，當大樓管理者想要追蹤暖氣系統的問題時，他必許整理并查看大量表格和圖表，對異常的溫度數據進行分類歸納，才有可能最終找到問題的根源。如果使用“雙重實驗室”，管理者可以及時了解所有房間的當前溫度和設定溫度，快速發(fā)現溫度異常的樓層或房間。此外，規(guī)劃者、設計人員和居住者可以了解大樓內基礎設施的使用情況，以及樓里的人們什么時候會聚集在一起，通常會聚集在哪里，如何改變人們的工作或交流方式？

不過，我們開發(fā)“雙重實驗室”，并非出于商業(yè)目，而是為了探索一個更宏大也更有趣的問題：普適計算將會如何改變“存在”這個詞的基本含義？

重新定義“存在”

隨著傳感器和計算機技術的不斷發(fā)展，虛擬旅行或將變成現實，實時“存在”于遙遠的某個地方也成為可能。到那時，“這里”和“現在”這兩個詞，也許會有新的含義。我們在蒂德馬什農場開展了名為“實境觀測站”的項目，目標是帶領實體和虛擬訪客體驗不斷變化的自然環(huán)境。我們計劃在“實境觀測站”的基礎上，結合“雙重實驗室”，來探索“存在”這個詞概念的變化。

自2010年以來，在政府與民間環(huán)保組織的共同努力下，美國馬薩諸塞州南部250英畝（約101公頃）的蔓越莓沼澤，已經被改造成一個受保護的沿海濕地系統，統稱為蒂德馬什農場，我們的同事格洛里安娜·達文波特是農場的共同擁有者之一。達文波特在多媒體實驗室中主要研究紀錄片未來的發(fā)展，她有一個很好的想法，就是在環(huán)境中布置多種傳感器，自動拍攝“紀錄片”。在她的協助下，我們正在開發(fā)一個能記錄生態(tài)變化，并允許人們體驗這些信息的傳感器網絡。在蒂德馬什農場，我們架設了數百個無線傳感器，用來測量溫度、濕度、水分、光、運動、風、聲音、樹干液流，以及多種化學物質的濃度水平。

借助于高效的電源管理方式，這些傳感器只靠電池就可持續(xù)工作數年。其中，某些傳感器會使用太陽能電池，其功率的提升可以滿足音頻傳輸的需求——甚至包括微風、鳥鳴，以及雨滴落在樹葉上的聲音。我們的同事還在蒂德馬什農場安裝復雜的生態(tài)傳感器，比如水下光纖溫度表以及可以測量水中溶氧含量的設備。所有這些數據都會傳輸到服務器上的數據庫中，用戶可以通過不同的應用程序，查詢和使用這些數據。