看不見的維度-場的可視化

01-28

[ 5分鐘閱讀 | 未來科技 ]

您可能聽說過「Wi-Fi 有輻射，影響媳婦健康」這樣的奇葩新聞，但您知道WiFi信號長什麼樣子么？大概在大多數人的印象中，WiFi信號是長成這樣的：

或者是這樣的：

那到底我們置身其中的WiFi信號場是什麼模樣呢？WiFi看不見摸不著，怎麼顯示它呢？

美國馬里蘭州的CNLohr某一天心血來潮想出了一個辦法。他在ESP8266開發板上焊了顆RGB的LED，然後通過代碼讓不同的顏色代表不同的信號強度。

然後他拿著電路板人肉勻速移動，同時架了台相機關燈超長曝光。

這樣他得到了這樣一張效果：

為了得到更準確清晰的照片，他編程式控制制一台加工木料的CNC移動，把LED電路放在CNC上，然後每運動一個位置，拍一張照記下坐標。最後用軟體合成了一張2D的1mx1m的精度為1cm的高清信號圖。

CNLohr並不甘心於二維世界。利用相同的方法引入CNC的Z軸，他終於得了完整的三維的WiFi信號數據。他用WebGL可視化了WiFi數據，他覺得結果非常有意思，於是開源到了GitHub。

Voxeltastic - Volume Raytracing

我們生活的三維空間里除了WiFi信號，還密布著形形色色的電磁波或場: 手機移動信號、 FM/AM、磁場、各種紫外線紅外線......過去到現在，有無數的科學家和藝術家在探索實驗著這些看不見的維度。讓這些不可見的場對於我們的肉眼可視就是其中一個非常有意思的話題。

Touch的Timo Arnall和Berg的Jack Schulze在2009年就採用類似CNLohr的方法，可視化過RFID的特性。RFID在各種門禁，支付，定位等系統中被廣泛應用，他們希望通過可視化RFID的「場」，更直觀地了解形狀、朝向等因素的影響，從而更好地設計產品。

The ghost in the field - 騰訊視頻 https://v.qq.com/x/page/o0385jxynfe.html

2011年Timo延續了他們的課題，在挪威奧斯陸(Oslo)的極夜裡做了一個「WiFi光塗鴉(Light painting WiFi)」的項目。他們在一根長棍上綁上80顆LED，用Arduino和Processing編寫控制程序。

然後在附近建築物周圍移動並延時曝光。LED亮的顆數就是特定WiFi的信號強度。

Immaterials- Light painting WiFi - 騰訊視頻 https://v.qq.com/x/page/g0173am984x.html

您可能下意識地問: 「這些例子有點意思，但又有什麼用呢？」

英國博士後Jason根據亥姆霍茲方程(Helmholtz equation)

太高深了，看看就可以了: Helmhurts

編寫了一個安卓APP(下載地址: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.jasmcole.wifisolver )，你可以把自己家的戶型圖按要求輸入，它就可以直觀地告訴你把路由器安在哪裡，才能獲得最好的信號覆蓋面積。

MIT更是把WiFi的可視化推向了黑科技的高度。人在WiFi的信號場里移動，必定反作用於場，造成了變化。因此就可反推出人的位置移動甚至形狀，類似聲吶和雷達。

論文：http://rfcapture.csail.mit.edu/rfcapture-paper.pdf

早在2010年同在MIT的Ramesh Raskar在軍方DARPA的資助下就發明了一台能拍攝」光子「的超級攝像機(項目鏈接: CORNAR: Looking Around Corners )。在量子場論里，光子(Photon)是電磁輻射的基本粒子，也可以說是這些不可見場的基本單元。通過這台光子攝像機，我們也可以「隔牆」甚至「拐角」看物!

MIT鐳射相機—在線播放—優酷網，視頻高清在線觀看 http://v.youku.com/v_show/id_XMzczNzI4Nzk2.html

可能目前我們大多數的探索還處在可視化的初級階段。但有一天，當我們可以隨意通過工具「看見」這些不可見的場的話，也許我們會發現新的維度，或者解鎖新的技能樹。

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