RFID新技术：让所有物体联网！

背景

物联网（IoT）是时下非常热门的科技领域之一，它一度被誉为继计算机、互联网之后的“世界信息产业发展的第三次浪潮”。如今，越来越多的物体，例如智能手机、智能家居、可穿戴设备、医疗设备、汽车等都加入到了物联网中。

（图片来源：维基百科）

为了扩大物联网的规模，科学家们正通过努力让更多的普通物体变成物联网设备。之前，笔者曾介绍过这方面的两个典型研究案例。

案例一：美国普渡大学和弗吉尼亚大学的研究人员们开发出可从表面剥离的微型薄膜电子电路。这些薄膜电子设备可通过修剪，粘贴到任何物体的表面上，让这个物体成为物联网设备。

（图片来源：普渡大学 / Chi Hwan Lee）

案例二：美国加州大学圣迭戈分校与威斯康星大学麦迪逊分校的工程师们开发出一种可印刷的金属标签。它可以粘贴到日常用品上，将这些物品变成物联网设备。

（图片来源：Xinyu Zhang）

创新

近日，美国密歇根大学开发出一项基于RFID的新技术，使得煎锅、药瓶、瑜伽垫、咖啡杯以及其他无数的非电子物体都可以转化为物联网传感器。

这个称为“IDAct”的系统，在目前约142亿的物联网“智能”电子器件与几百亿非物联网的日常“非智能”物体之间的鸿沟上架起了桥梁。密歇根大学的研究人员们称，这是朝着真正沉浸式的物联网体验迈出的关键一步。

电气工程与计算机工程系副教授阿兰森·桑普尔（Alanson Sample）、华盛顿大学计算机科学与工程系前研究生李汉川（音）、华盛顿大学的施韦塔克·帕特尔（Shwetak Patel）、英特尔公司的万江易（Chieh-yih Wan） 和劳尔·沙尔（Raul Shal） 一起开发了这项技术。这项研究得到了英特尔实验室的支持。

技术

IDAct采用了RFID阅读器和仅需花费几美分的无需电池的RFID标签，可以感知到房间中人体的出现和运动，并检测到足够的物体运动细节，从而判断你是否已经移动了药瓶或者做了顿饭。标签可以通过贴纸的形式粘贴在几乎任何物体上，RFID阅读器可以集成到日常物体例如灯泡中。

在一项最新研究中，这项技术以超过96%的精度精准检测到了特定的活动。

多年来，RFID 标签一直被用于追踪物体，应用于运输和防盗方面。这些标签从阅读器的信号中吸收足够的电磁能量，以广播简单独特的代码。过去，阅读器只不过是获取这个代码，以判断物体出现与否（打开还是关闭、有无信号）。

（图片来源：Eric Brockmeyer/Disney Research）

IDAct 通过提供一种更加细致地从RFID标签读取信号的方法，改善了上述情况。它可以检测到从标签返回的信号中的细微差异，检测到物体什么时候被移动过，或者是否有人正在触摸它。它也可以检测到室内电磁场的变化，例如推断是否有人出现。

桑普尔表示：“每个物体都会以特定的方式引起电磁干扰。我们使用这个信息以及来自RFID标签的信息，以获取到特定空间中正发生着的情况的详细图景。”

然后，这些改良的信号会通过现场计算机运行的机器学习算法来分析，从而推断出房间内正在发生什么情况。在测试阶段中，这种处理是通过一个笔记本电脑来完成的，但是桑普尔希望必要的硬件未来将最终集成到RFID阅读器本身之中。

团队为志愿者的房间装备一系列的RFID阅读器，然后为家居用品贴上RFID标签，来测试这项技术。当房间有人时，他们采集了每个房间26小时的数据；当房间没人时，他们也采集了两个小时的数据作为对照。

安装在天花板上的RFID阅读器采集来自房间中IDAct贴纸的数据。（图片来源：密歇根大学）

价值

这篇论文的作者桑普尔表示：“在一个想象的世界中，你的药瓶可追踪药物摄入量，你的水杯可以监测你的水合程度。甚至瑜伽垫都能知道你的运动状况，可以相应地调整灯光、温度和背景音乐。”

这篇论文的领导作者李汉川（音）表示：“因为这些物体的普遍存在性，在提升它们的感知能力以及在它们周围创造交互应用方面，我们看到了重大的机遇。”

这项技术也可以应用于照顾老人，例如悄悄监测药物和日常活动，帮助老人更长时间的保持独立，无需昂贵和侵入式的生活护理。

桑普尔表示：“你可以想象，辅助工具可以通过这项技术，监测老年人的日常活动，帮助他们在自己家中待更长的时间。它可以检测到饮食、睡眠或者服药方面的变化，例如在病情恶化以及在急诊室中死亡之前。”

目前，团队正在计划寻找能够打造这项技术使之应用于老年人护理环境中的工业合作伙伴。