RFID技術：物聯網工程的基礎

03-18

熟悉老王的讀者都知道，我本人具有三門學科的專業背景。材料物理，計算機科學以及電子工程。最近非常火的一個話題就是5G標準和ipv6標準了。所謂5G就是第五代移動通信技術。目前我們中國的華為公司已經被採納為國際5G標準制定者。另外一個就是ipv6。那麼什麼是ipv6呢。ipv6就是IP（Internet Protocol）協議的第六個版本。它的用處也是非常多的。比如在一些大學裡大家明顯感覺網速更快，而且可以不用就能瀏覽谷歌和Facebook。其實這就是目前在大學裡開始使用ipv6的結果。當然了。作為我個人來說，從我的專業背景（材料物理+計算機+電子工程）來看，ipv6最讓我興奮的一點就是ipv6協議以後，會有大量的ip地址（相比ipv4來說）。甚至可以說，這個星球上的哪怕一粒砂子都可以有自己的IP。

海量IP地址，這東西會有什麼好處呢？好處之一就是，以前科學家討論和醞釀了幾十年的一個東西，物聯網，可能很快就要徹底深入我們的生活了。

物聯網是什麼：物聯網=互聯網+感測器。我們目前的互聯網通訊本質上，還是建立在電腦，手機之間的。而物聯網時代假如到來的話，汽車，家電，路燈等等，統統可以聯入網路。這麼做的好處在哪裡？好處其實有很多。但是有一個最根本的地方：讓我們人類可以使用的數據，data，擴增許多倍。

在計算機科學中，廣義上的數據的定義，不光是我們傳統上理解的數字；圖像，視頻，音頻，文檔其實統統都是數據。其實你如果了解AI和數據挖掘，肯定就會知道，圖像視頻，音頻和文檔分別所對應的就是目前三大機器學習的主流應用領域：計算機視覺，音頻處理和NLP（自然語言處理）。這些東西說白了是幹什麼的呢？就是增大，擴展我們人類處理和應用信息的能力。你比如說，計算機視覺讓自動駕駛成為可能。因為汽車處理「圖像信息，圖像數據」的能力變得非常強大。因為人類駕駛汽車本身也是需要，用眼睛去處理「圖像數據」的。因此你只要計算機視覺做得好，自動駕駛一定是會實現的。當然這裡頭的另一個層面就是控制技術的問題。其實某種程度上，醫學，藥物，化學，生物的突破也是「數據積累「的過程。當然19世紀隨著微積分和理論物理學的發展，20世紀隨著量子物理學的發展，物理化學等學科可以讓人從理論高度直接把握這些學科的理論；不過本質上其學科建設還是一個」數據不斷積累的「過程。你比如說化學上有一個非常著名的特魯頓規則。它其實正是對許多有機物的數據進行收集，檢測和分析以後做出的結論而已。當然這還有另一個維度：一旦自動化普及，這裡頭的東西必定發生本質革命。這好比印度農民吹噓自己的紡布技術多麼精湛；然而在英國人的蒸汽機之下，依靠手工勞動所進行的探索必將失敗。這也就是你永遠無法用少林絕學戰勝手槍的道理。

而物聯網又是什麼呢？物聯網就是互聯網+感測器。相比於目前的數據挖掘技術，他們都是從互聯網這個虛擬空間來提取數據；物聯網，因為有感測器的作用，可以更直接的從自然界，從我們生活的物理世界直接提取數據。這個技術厲害，肯定就厲害在這裡了。從自然界我們可以更直接的獲得數據。更強悍的就是，我們也可以用數據挖掘，機器學習等等技術，對這些數據進行分析，探索和整理，乃至再一次創造堪比計算機視覺和NLP這樣的，計算機科學的子學科。

我接下來會寫幾篇介紹感測器技術（EE+材料）的小文章。第一篇呢，我想從著名的RFID技術開始說起。在這個系列裡，我會談幾種技術，RFID，柔性電子材料與器件（從斯坦福大學化工系鮑哲南教授的研究說開去），光電感測器，壓電感測器與電子陶瓷，塞貝克效應（熱釋電現象），以及最神奇的，如何把人作為感測器來用。這一大堆知識，有屬於材料/物理學的，有屬於電子學的，也有屬於計算機學的。但這並沒有關係，只要他們能夠解決我們的問題，就是最好的技術。

來，我們來回歸正題：什麼是RFID。RFID=radio frequency identification，也就是射頻識別的意思。這個技術本質上是用發射無線電信號（電磁波）讀取目標（步驟1），讀寫數據（步驟2）。

他具體是怎麼實現呢。也非常簡單。在物體上面貼一個標籤。然後用掃描儀/感測器讀取標籤上所攜帶的信息就可以了。

這個技術，它有幾個特點。1，不需要建立物體與掃描儀之間的光學，或者物理連接。你可以遠程去讀取數據。2，標籤，只需要有一個標籤就行，並不需要任何外接能源（在二維碼技術普及以前，擁有這種突破，可以說是非常吸引人的）。因為讀取的時候需要的能源完全可以通過標籤和無線電波之間的電磁感應來生成。

這兩點，結合在一起，可以說就非常厲害了。整個流程也會變得非常簡單（你只需要兩個步驟，打標籤，貼標籤；之後就可以非常方便的對大量的物品進行管理。可以是倉儲物流管理，也可以是管理牲畜，乃至做實驗你要管理一堆試管，都是可以的）。

那麼這是一個什麼情況呢。就是數據，已經完全嵌入到了對物品的管理當中。這好比是一個鑽地炸彈。以前很多我們認為根本無法通過互聯網做數據管理的東西，也是可以被納入到互聯網的大潮之中的。