物联网,大数据,人工智能,构建智能世界的技术金字塔（二）

神奇的“RFID”技术

　　这一领域内甚至还存在没有电池的感知。二战时期，苏联送给美国大使馆一个木头雕制的美国国鸟雕塑。美国人做了很多检查，发现没什么问题，就放到了他们大使馆。大概在七年后，一个英国大使馆的小伙子调收音机，却听到了美国大使馆的人在说话。大家去查声音的来源，第一次什么都没查出来。最后把这个雕塑卸开以后，发现里面有一根大概20多厘米的铁针。而这个神奇的窃听设备能够窃听既不需要电池，也不需要外来电流，却能捕捉300米以内大耗电量振荡器所发出的微波脉冲。这就是著名的“金唇”行动，即Great Seal Bug （The Thing）事件，是人类历史上第一个没有电池也可以感知周围声音的设备。

　　它的基本的原理是，人们说话的时候会有声波振动，振动会引起周围无线信号的一些变化。铁针通过外面传播给它的能量，从而产生一些微小的振动，通过反射回去的能量可以恢复人的声音。基于这一技术，在1971年，Mario Cardull发明了Radio Frequency Identification技术，简称“RFID技术”。他做了一个没有电池的小天线，通过另外一个读写器，发射能量打在天线上返回，就可以获取很多信息。

　　RFID现在使用的很多，有很多不同的技术，可分为无源、有源等。比如大家的食堂饭卡，有的更方便的食堂，在碗上就带有RIFD，不需要人工计价，只要盘子放到对应区域就可以知道具体价格。当然不同的技术可以实现的读写器和标签距离也不同，最远可能达到几十米到上百米，但通常情况下大概二十米左右的距离。RFID一般应用于仓储管理，比如像沃尔玛很多设备上都有标签。在二维码时代每件设备都需要手动扫描，但通过RFID标签，可以实现远距离、大批量的设备识别，大大提高了效率。但同时RFID目前也存在一些挑战，如漏读等。

　　如果未来RFID的定位距离精度能够提高到10-15厘米左右或者10厘米以内，就能可以实现很多有趣的应用。一位MIT老师就依托此技术做出了一个应用：将每个商品贴上RFID标签，顾客将商品放入购物车中，同时顾客钱包中装有RFID的银行卡，通过距离的关系，可以识别出购物车中的商品是哪位顾客，然后自动付款，这样顾客在超市就不再需要排队等待结账。

　　如果再前进一小步，把RFID定位精度提高到1厘米甚至1毫米，又会怎么样？目前我们在实验室能够做到毫米级的轨迹跟踪，可称之为“RIFD标签的高精度定位和跟踪”。如果这一技术能够应用于机场中的行李分拣环节，那将大大降低人工成本与人工分拣的错误率。

　　它也可以应用于检测高速运转物体的转速，从而得出机器是否工作正常。这种检测主要有两种方法，第一种是把标签贴在物体上跟踪物体，本质上是跟踪标签。但无法给物体贴标签时，如何对物体做高精度的定位和跟踪呢？

　　我们可以在一个空间中放置一些天线，利用这些天线接收无线信号，当物体在空间运动的时候，通过不断的读写RFID标签反馈的信息，根据标签反馈过来的信号强度，或者信号的相位和时间的信息，再利用信号打到物体上产生的反射信号的相位跟反射距离和波长的公式，很容易得出物体的位置信息。

　　目前这部分的研究主要有两大挑战。首先是设备的测量相位精度较低，设备相位精度影响定位精度，目前在理论上可以做到10^（-2）毫米级别的定位精度，但实际操作中还做不到。另外，由于相位跟波长成反比，所以波长越长，相位精度越高。如果可以利用高频小波长电磁波，就可以实现更精确的定位和知。

　　我们还可以通过深度学习达到识别目的。比如标签，通过形成一种能量的时空谱，将时空谱放到深度学习模型里面去做判断识别；比如运动，也可以建立时空的能量谱，用深度学习模型来判别这个人到底在做什么动作。像是在物理模型上的噪音等问题，都可以用深度学习去解决，也可以做很多智能的跨域感知。

　　这方面目前已经有了一些实验：比如美国学者根据拍摄的无声视频中实验对象的脸就能推断出其心跳等身体状况。类似工作我们自己也有做，比如学生在图书馆，不需要拍摄到他们的电脑，只通过拍摄他的桌面，就能知道电脑上在打什么字，单个字大概能到50%的准确率，对于一个句子，则有99%的准确率。它的原理很简单，因为敲键盘的时候，键盘在振动，桌面也在振动，所以根据桌面的振动规律，就可以反推电脑上在打什么字。

来源：新浪科技