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主题:【原创】互联网的继续革命【1】 -- 邓侃

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    • 家园 【原创】互联网的继续革命 【2】

      2001年,美国加州伯克利大学研制出了世界上第一个智能灰尘(SmartDust),大大刺激了物联网的开拓。智能灰尘由三个部分组成,结构简单,1. 微型控制器(Micro Controller Unit, MCU),2. 传感器(Sensors),3. 无线收发机(Transceiver)。2001年最初的智能灰尘,比一分钱稍大,现在已经远远比一分钱小了,只有几毫米大。

      配上不同的传感器,智能灰尘可以派上不同的用处。例如配上热敏线圈,把智能灰尘放到森林里去,就可以监测森林的温度变化,预防山火的发生和及时制止山火的蔓延。又例如,配上压力线圈,把智能灰尘插到桥梁的钢梁的结合处,就可以监测钢梁的应力变化,及时探测金属疲劳的状态。

      点看全图

      外链图片需谨慎,可能会被源头改

      Figure 3. The original smart dust and the latest one.

      Courtesy http://farm4.static.flickr.com/3484/4004079982_7de83f3f57_o.jpg

      之所以说智能灰尘大大刺激了物联网的开拓,不仅在于它的体积小,更重要的意义在于单个智能灰尘与其它灰尘,能够自动相互联络,组成一个网络。这样,即便单个灰尘的无线覆盖范围有限,但是通过灰尘与灰尘之间的数据交换,实际上达到了覆盖广大区域的目的。

      智能灰尘的组网方式,称为Mesh Networking,抓一把智能灰尘随手撒出去,每个单体智能灰尘与相邻的灰尘建立数据通讯联系,然后所有或者大部分灰尘就结成一个无线网络,让网中任何两个灰尘之间都可以进行数据交换。

      无线的,Mesh Networking的智能灰尘,其重要性体现在,为无所不在的网络覆盖提供了一个可行的解决方案。

      无所不在的计算(Ubiquitous computing)这个概念,早在1988年就出现了。最初的想法是把眼镜,在手表,手机,钱包,衣服等等随身用品里,通通植入芯片,然后相互联络组成一个区域网,称为个人区域网(Personal Area Network, PAN)。想法虽然有趣,但是实现起来却遇到很多困难。智能灰尘的出现,使得无所不在的网络覆盖成为现实。

      智能灰尘的无线的数据传输,实现方式有多种办法。在早期演示产品中,智能灰尘利用远红外和激光来实现无线数据传输。当然其它途径也可行,包括WiFi,蓝牙等等。有没有可能利用3G这样移动网络呢?自然也是可以的,但是如果使用了移动网络,还需要不需要Mesh Networking这种自动组网的方式呢?

      其实人工构筑的移动网络和自动组网的Mesh Networking,这两种网络方式并不矛盾,两者并行不悖,而且相辅相成。

      举一个例子。假设在人体的各个关节,绑上传感器。人体每一个动作,都可以由传感器感知。把传感器采集到的信号传给电脑,就可以在电脑中模拟出人体的各种动作。这样大家在玩网络游戏的时候,就可以摆脱传统的按按钮的方式,去控制电脑中的人物,而是真正地动手动脚。这样的玩法,更直观,更感同身受。问题是如何把各个传感器的信号传给电脑?一种方式是让每个传感器直接与电脑相连,另一种方式把每个传感器与中央信号采集器(Control panel)相连,中央信号采集器可以挂在腰带上,它负责收集各个传感器的信号,汇总后打包传给电脑。比较这两种方式,第二种更容易实现,也更有效率。

      各个传感器与中央信号采集器的组网方式可以是Mesh Networking,而中央信号采集器与电脑之间的数据传输可以通过移动网络。采用这种混搭的办法,可以充分扬长避短。既发挥Mesh Networking的灵活自动的优势,也回避Mesh Networking信息处理能力弱,电池消耗敏感的劣势。使Mesh Networking与移动网络相辅相成,取长补短。

      点看全图

      外链图片需谨慎,可能会被源头改

      Figure 4. Body movement recognition

      Courtesy http://www.contentwire.com/img/X6WjRiHwNYanF8Mb.jpg

      对于移动运行商而言,Mesh Networking延伸了移动网络的触角,SmartDust等等终端设备突破了以往移动终端设备中只有手机一枝独秀的局面。

      • 家园 楼主这个也太out了

        感应人体动作,已经有最新,并且简单易行的办法,就是利用摄像头,对于人体,大概3个摄像头就搞定了。

        程序是使用微软上半年公布的touchless(linux下的早就有了,不过我忘了,哈哈。)

        把人体各个关节所在部位,附上特定的色块(大小或颜色不一),然后用摄像头捕捉这些色块,对应电子模特的相应位置,这样人体的每一项能够表现在外部的动作就都能模拟出来了。

        另外,楼主最好把题目改下,传输革命可以算,但这个相对于互联网革命来说,还太小。

        • 家园 视觉定位的办法

          这个办法在好莱坞动画制作中很常见。

          但是也有问题,因为有时候一部分肢体的动作,会遮挡住其它部分肢体上的色块。

          这个问题对于好莱坞问题不大,因为他们的动作识别有限,而且可以调整摄像机的角度。但是对于面向普通用户的游戏的动作识别来说,系统的局限性太大,不够实用。

          • 家园 用3个摄像头是为了精确

            如果实际到个人日常应用,那么根本不需要这么复杂。

            比如任天堂,卖拳击手套,那么两个手套就是信号源,只要系统认这两个手套。

            如果非要全身动作,那么只要身前的几个部位就够了,手上各4个,腿上各3个,头部一个。

            而因为是人体,还能够根据这些部位的特定分布,设定基本的对应关系,而不用真的去贴色块。(说贴色块更多是为了方便原理解说,实际操作只要一个人立定站在镜头前,让镜头捕捉到各个关节点,如何捕捉,这里涉及到特征定义了。然后你看下,是不是正确的,如果是,按确定,否,修改之。)

            另外,色块很难遮住,因为色快的大小、形状、颜色都可以设定,你可以设定一个超大的色块,这样就挡不住了,当然,要是缩成像刺猬一样的一团球,然后在球里面搞小动作,那可就是另外的处理办法了,嘿嘿。

            当然,上述这么做复杂度比用颜色来区分时大,效率也没特定的高,但足够日常成本低廉地普及性应用了。

            如果非要精确无误,还有医学透视等手段可以用,比搞传感器更简便易行。

            给楼主一个链接,方便交流学习:

            外链出处 注意这个的人不多,图好像也挂了。

            再附上一个

            外链出处

            这个看起来和上面说的无关,实际却很有关系。高速摄像头哦,这样小动作再快,也能跟上。

      • 家园 有趣,怎么测量人体移动的

        传感器根据速度时间算移动距离,还是类似gps方式,每秒记录下本传感器的3维坐标和当前时间,传给电脑,然后根据时间位置信息就知道人怎么动的,觉得这类似gps的方式更好做,只要位置精度能到毫米级,每个传感器只要记下当前准确时间和准确3维坐标,4个信息不间断传给电脑。人的动作就能弄出来。

        • 家园 记得当时还是用连线的sensor取数据

          大冬天的,几个高年级学生让身材巨好的台湾师姐去实验室取数据,结果师姐就浑身粘满了sensor开始跳舞。

      • 家园 恩,记得伯克利的教授来演讲这个题目的

        有同学提问

        既然能读出信息,能不能写入信息

        那个教授有点惊,说他们并不打算通过这个系统来控制人脑

        哈哈

      • 家园 好文, 花

        包括植入人体的芯片,顶级的电子工程系已经在做了.

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