「電子外皮」讓10年後我們將會生活在一個極端透明的世界

「電子外皮」讓10年後我們將會生活在一個極端透明的世界

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作者:彼得‧戴曼迪斯

2014年,在芬蘭的一個傳染病實驗室裡,衛生研究員佩特里‧拉特拉(Petteri Lahtela)發現了一件奇怪的事情,他突然意識到他所研究的很多問題的條件都有重疊的現象。例如,在檢查一些醫生認為互不相關的疾病時,比如萊姆病、心臟病、糖尿病等,他發現所有這些疾病都對睡眠有負面影響。

這就引發了一個因果關係問題。是所有這些疾病都導致了睡眠問題,還是反過來,透過改善睡眠,這些疾病就能夠治好,或者至少症狀能夠得到緩解呢?更加重要的是,怎樣才能做到更有效地治癒這些疾病?

拉特拉發現,要想解決這些難題,他需要得到相關數據,很多很多數據。在收集這些訊息的過程中,他很快就意識到自己可以利用最近出現的一個技術上的轉折點。2015年,在智慧型手機技術進步的推動下,小而強勁的電池與小而強大的感測器開始融合在一起。事實上,他意識到,由於它們體積小而功能強大,要建造一種新型的睡眠追蹤器是完全可能做到的。

任何電子設備,如果能夠測量某個物理量(如光、加速度或溫度),然後將這些訊息發送給網路上的其他設備,都可以被認為是一種感測器。拉特拉正在考慮的感測器是一種新型心率監測儀。追蹤睡眠的一個很好的方法是監測心率和心率的變異性。雖然市場上已經有了很多這樣的追蹤器,但是那些都是很有問題的「老型號」。例如,健身腕帶和蘋果手錶,都是透過一個光學感測器測量手腕的血流量的。然而,手腕上的動脈位於皮膚表層以下很深的地方,因此無法對血流量進行完美的測量,而且人們通常不會戴著手錶睡覺——這會影響它們原本設計用來測量的睡眠。

拉特拉發明的是這種智慧型手錶的升級版,名為「烏拉戒指」(Oura ring)。這款戒指的主體是一條光滑的黑色鈦帶,裝有3個感測器,可以追蹤和計算10個不同的身體訊號,因此它是市場上最精確的睡眠追蹤器。穿戴位置和採樣率是它的祕密武器。由於手指上的動脈比手腕上的動脈離皮膚表層更近,烏拉戒指能夠更好地瞭解心臟的情況。此外,蘋果手錶和Garamond每秒只能測量兩次血流量,健身腕帶最多可以測12次,而烏拉戒指則每秒可以測250次。在獨立實驗室進行的研究中,更好的成像品質和更高的採樣率相結合,使烏拉戒指與醫學等級的心率追蹤器相比準確率達到了99%,心率變異性的準確率則達到了98%。

20年前,如此精確的感測器要花費數百萬美元,而且必須安置在一個相當大的房間中。而烏拉戒指的價格約為300美元,並可以直接戴在手指上,這就是指數型增長對感測器的影響。感測器發展最重要的結果是通常所稱的「物聯網」(Internet of Things,IoT),即將遍布全球的智慧型設備互連網路。為了更好地理解我們已經走了多遠,有必要回顧一下這場革命的演變過程。

1989年,發明家約翰‧羅克(John Romkey)將一台烤麵包機連接到網際網路,使之成為第一個物聯網設備。10年後,社會學家尼爾‧格羅斯(Neil Gross)看到了這個趨勢,他在《商業週刊》上發表了一個著名的預測:「在下個世紀,整個地球都會蒙上一層電子外皮。地球將利用網際網路作為支架,來支持和傳播它的感覺。現在,這層外皮正在縫合。它由數百萬個嵌入式電子測量設備組成:恆溫器、壓力表、汙染探測器、照相機、麥克風、葡萄糖感測器、心電圖儀、腦電圖儀等。它們將監測城市和瀕危物種、大氣、船隻、高速公路和卡車車隊,以及我們的對話、我們的身體,甚至我們的夢想。」

格羅斯的預測應驗了。到2009年,連接到網際網路上的設備數量已經超過地球上的總人口數量(125億個設備,68億人,或每人1.84個連接設備)。一年後,在智慧型手機發展的推動下,感測器價格開始暴跌。到2015年,連接到網際網路上的設備總數達到了150億台。由於這些設備中大多數都包含多個感測器,例如,平均每台智慧型手機大約有20個感測器。這也解釋了為什麼到2020年,人們通常所稱的「我們的萬億感測器世界」將正式登場。

我們當然不會就此止步。史丹佛大學的研究人員估計,到2030年,將有5000億台聯網設備(每台設備裝有數十個感測器)。而根據埃森哲諮詢公司(Accenture)的研究,這裡面所包含的經濟價值將達到14.2萬億美元。隱藏在這些數字背後的正是格羅斯的思想:那是記錄了地球上的幾乎每一種感覺的「電子外皮」。

以光學感測器為例。柯達工程師史蒂芬‧沙森(Steven Sasson)於1976年發明了第一台數位相機,它有烤箱那麼大,可以拍攝12張黑白照片,而價格則超過了1萬美元。到了今天,普通智慧型手機配備的鏡頭在重量、成本和解析度方面都比沙森的數位相機提高了數千倍。這些攝像頭到處都是,汽車上、無人機上、手機上、衛星上,並且擁有幾乎令人「毛骨悚然」的圖像解析度。衛星拍攝到的地球影像,已經精確到了半公尺。無人機則進一步縮小到了一公分。無人駕駛汽車上的光學雷達感測器更是幾乎可以捕捉到所有東西,它每一秒鐘都要收集130萬個數據點,並能夠記錄單個光子等級的變化。

在光學感測器上,我們看到了三重趨勢:體積和成本不斷下降,同時性能大幅提高。第一台商用GPS是1981年上市的,它重達24公斤,價格高達119900美元。到2010年,商用GPS的價格已經下降到5美元,體積則小到可以放在你的手指上。為早期火箭導向的「慣性測量裝置」就是一個很好的例子。在20世紀60年代中期,那還是一個重達23公斤、價格高達2000萬美元的設備。如今,你手機裡的加速度計和陀螺儀也在做著同樣的事情,但只需要4美元,重量還不如一粒米。

這些趨勢肯定還會持續下去。我們正從微觀世界向奈米世界邁進。這種進步已經導致智能服裝、智能珠寶和智能眼鏡等浪潮的湧起,上面講到過的烏拉戒指就是其中一個很好的例子。很快,這些感測器就會進入人的身體。以「智慧型微塵」(smart dust)為例,這是一個只有灰塵微粒大小的系統,可以感知、儲存和傳輸數據。如今,一粒「智慧型微塵」的大小像一粒蘋果種子那麼大。未來,奈米級的智慧型微粒將會漂浮在我們的血液中,收集數據,探索人體內部—那是科學最後的未知領域之一。

毫無疑問,我們將會學到更多,關於內部的身體,關於外部的一切。這是一個巨大的轉變。從這些感測器奔湧而來的數據量有時大得簡直令人難以理解。一輛自動駕駛汽車每天會產生4 TB的數據,這相當於1000部電影所包含的訊息;一架商用客機則每天會產生40 TB的訊息;一個智慧型工廠,則會產生PB級的訊息。

那麼,這些數據會給我們帶來什麼呢?很多,很多。

醫生將不再需要依靠每年一次的體檢來追蹤患者的健康狀況,因為他們現在每天24小時、每週7天都能收到大量的量化數據。

農民將隨時可以知道土壤和天空中的水分含量,進而精確地進行澆灌,種植出更健康的作物,獲得更大的產量,並節約大量的水資源(水的浪費,是全球變暖的一個重要因素)。

在商業領域,由於在快速變化的時代裡,面對機會時的機敏和行動時的快捷是最大的優勢,因此雖然瞭解客戶的所有訊息可能會帶來令人擔憂的隱私問題,但是它確實為組織提供了令人難以置信的靈活性,這可能是在這個加速發展的時代維持生存的唯一方法。

而且,這一切仍然在進一步加速。在10年之內,我們將會生活在一個幾乎所有可以測量的東西都會被持續測量的世界裡。那將是一個極端透明的世界。從太空的邊緣到海洋的底部,再到你身體的內部,我們的電子外皮正在形成一個無限可用訊息的感覺中樞。不管你喜不喜歡,我們已經生活在了一個「超意識」的星球上。

  • 資料來源:The Future is Faster than you think
  • 本文授權轉載自大數據文摘

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