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物聯(lián)網(wǎng)，如今成為了頗受大眾關(guān)注與追捧的科技領(lǐng)域，其發(fā)展的“速度”和“熱度”均超乎了我們的想象與預(yù)期。越來越多的物體，例如智能手機(jī)、智能手表、智能家居、醫(yī)療設(shè)備，都成為了典型的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。然而，物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模仍在不斷擴(kuò)大，科學(xué)家們正在努力讓更多的物體聯(lián)網(wǎng)。

    美國普渡大學(xué)和弗吉尼亞大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新型制造方法，制成了可從表面剝離的微型薄膜電子電路。這項(xiàng)技術(shù)不僅簡(jiǎn)化了制造步驟，降低了相關(guān)成本，重要的是讓任何物體都可以感知環(huán)境，或者通過高科技的粘貼物來控制，成為物聯(lián)網(wǎng)的一員。

近日，美國加州大學(xué)圣迭戈分校與威斯康星大學(xué)麥迪遜分校工程師們開發(fā)出一種可印刷的金屬標(biāo)簽，可以粘貼到日常用品上，并將它們變成“物聯(lián)網(wǎng)”設(shè)備。

論文的標(biāo)題為：“LiveTag：通過無源、無芯片的 WiFi 標(biāo)簽感知人與物之間的交互”（LiveTag: Sensing Human-Object Interaction Through Passive Chipless WiFi Tags）。論文合著者包括威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的 

團(tuán)隊(duì)將他們的研究工作發(fā)表在近期召開的關(guān)于聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的USENIX 研討會(huì)上。

科學(xué)家們將銅箔圖案打印到類似紙張的“柔性”基底上，制成金屬標(biāo)簽來反射WiFi 信號(hào)。這種標(biāo)簽的工作方式，從根本上說就像一面“鏡子”，反射來自 WiFi 路由器的信號(hào)。當(dāng)用戶的手指觸摸“鏡子”時(shí)，它會(huì)以一種能被 WiFi 接收器例如智能手機(jī)遠(yuǎn)程感知的方式，干擾反射的 WiFi 信號(hào)。

印刷成的超薄柔性LiveTag 標(biāo)簽與一張照片紙（最左邊）進(jìn)行對(duì)比。

這些標(biāo)簽可以被釘?shù)饺藗內(nèi)粘Ｓ|摸和交互的簡(jiǎn)單物體上，例如水瓶、墻或門。然后，這些物體基本上就會(huì)變成聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備，當(dāng)有用戶與它們交互時(shí)，這些智能設(shè)備就會(huì)發(fā)送信號(hào)給WiFi 設(shè)備。這些標(biāo)簽也可以制成輕薄的鍵盤，或者智能家居控制面板，用于遠(yuǎn)程操控聯(lián)網(wǎng)的WiFi 揚(yáng)聲器、智能燈泡和其他物聯(lián)網(wǎng)電器。

加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布工程學(xué)院電氣與計(jì)算機(jī)工程系教授、加州大學(xué)圣迭戈分校無線通信中心成員、相關(guān)論文的高級(jí)作者Xinyu Zhang 的團(tuán)隊(duì)將這項(xiàng)技術(shù)命名為“活標(biāo)簽”（LiveTag）。他們?cè)O(shè)計(jì)的這些金屬標(biāo)簽只會(huì)反射處于WiFi 頻率范圍內(nèi)的特定信號(hào)。通過改變制作這些標(biāo)簽的材料類型和打印成的圖案，研究人員可以重新設(shè)計(jì)這些標(biāo)簽來反射藍(lán)牙、LTE或者蜂窩信號(hào)。

作為一項(xiàng)概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)，研究人員采用LiveTag 制造出一個(gè)像紙一樣薄的音樂播放器的控制器，它具有播放/暫停按鈕、下一個(gè)節(jié)目按鈕和音量的滾動(dòng)條。按鈕與滾動(dòng)條分別至少由一個(gè)金屬標(biāo)簽組成，所以觸摸任何一個(gè)標(biāo)簽就會(huì)給WiFi 設(shè)備發(fā)送信號(hào)。研究人員目前僅測(cè)試了采用 LiveTag 音樂播放器的控制器遠(yuǎn)程觸發(fā) WiFi 接收器。但是，他們想象未來，當(dāng)它粘貼在墻上、沙發(fā)扶手、衣服或者其他普通物體表面時(shí)，將可以遠(yuǎn)程控制連接 WiFi 的音樂播放器或者揚(yáng)聲器。

（圖片來源：加州大學(xué)圣迭戈分校雅各布工程學(xué)院）

此外，研究人員也將LiveTag 做成了一個(gè)飲水監(jiān)測(cè)器。他們將它粘貼到塑料水瓶上，并演示了用它監(jiān)測(cè)瓶子中的水位，從而追蹤用戶攝入的水量。瓶子內(nèi)的水影響標(biāo)簽響應(yīng)的方式，與手指觸摸的方式相同，但是要求瓶子不能是由金屬制成，因?yàn)榻饘贂?huì)阻擋信號(hào)。標(biāo)簽具有多個(gè)諧振器，每個(gè)都會(huì)在特定水位上失諧。研究人員想象這個(gè)標(biāo)簽將能夠給用戶的智能手機(jī)推送提醒，來防止脫水。

價(jià)值

這些標(biāo)簽沒有電池、硅芯片、或者任何離散的電子元件，它們幾乎不需要任何維護(hù)，無需更換電池，無需修復(fù)電路。

Zhang 教授表示：“我們的愿景是擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)，使其超越僅僅是聯(lián)網(wǎng)的智能手機(jī)、智能手表與其他高端設(shè)備。我們正在開發(fā)低成本、無電池、無芯片、可印刷的傳感器，它可以將使日常用品變成物聯(lián)網(wǎng)的一部分。”

從更廣的范圍來說，Zhang 教授設(shè)想用 LiveTag 技術(shù)追蹤人類與日常用品的交互。例如，LiveTag 有望作為一個(gè)低成本的方案，評(píng)估中風(fēng)患者的恢復(fù)。

Zhang 教授表示：“當(dāng)患者回家時(shí)，可以使用這項(xiàng)技術(shù)，基于他們與家中日常用品之間的交互，來提供他們的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，例如，他們是否以正常的方式開關(guān)門，或者他們是否能夠撿起水瓶。他們運(yùn)動(dòng)的負(fù)荷、強(qiáng)度與頻率可被記錄下來，并發(fā)送給醫(yī)生來評(píng)估他們的恢復(fù)。而且，所有這些都可以在他們自己家中舒適地完成，而不是必須回到門診部進(jìn)行頻繁的運(yùn)動(dòng)測(cè)試。”

Zhang 教授表示，另外一個(gè)例子就是標(biāo)記零售店的產(chǎn)品，并根據(jù)他們觸摸的產(chǎn)品評(píng)估客戶的興趣。商店可以采用 LiveTag 技術(shù)替代攝像頭，讓用戶有更多的隱私。

未來

研究人員指出了這項(xiàng)技術(shù)的幾個(gè)局限因素。目前，LiveTag 無法配合距離超過1米的 WiFi 接收器工作，所以他們正努力改善標(biāo)簽的靈敏度和檢測(cè)范圍。團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)，是開發(fā)一種采用普通紙張和墨水打印標(biāo)簽的方法，這將使它們量產(chǎn)起來更加便宜。