無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新一代的傳感器網(wǎng)絡(luò)，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，其發(fā)展和應(yīng)用，將會(huì)給人類的生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)，非常重視無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，IEEE正在努力推進(jìn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展，波士頓大學(xué)(Boston Unversity)還于最近創(chuàng)辦了傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)會(huì)(Sensor Network Consortium)，期望能促進(jìn)傳感器聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)。
人物簡(jiǎn)介
易衛(wèi)東，中國(guó)科學(xué)院研究生院信息科學(xué)與工程學(xué)院教授, 博士生導(dǎo)師。2005年入選中國(guó)科學(xué)院2005年度百人計(jì)劃，并作為海外杰出人才引入中國(guó)科學(xué)院研究生院信息科學(xué)與工程學(xué)院從事教學(xué)與科研工作。現(xiàn)主持無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及其工業(yè)應(yīng)用的研究。
核心提示
無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用可以涉及到人類生活和社會(huì)活動(dòng)的所有領(lǐng)域。基于該項(xiàng)技術(shù)，韓國(guó)、美國(guó)、日本諸國(guó)正在搭建他們理想中的“泛在城市”夢(mèng)。中國(guó)是2002年才進(jìn)入無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)研究領(lǐng)域的。科學(xué)家說(shuō)，中國(guó)可能是將來(lái)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用做得最好的國(guó)家之一。
科研領(lǐng)域的新寵兒
主持人：中國(guó)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)現(xiàn)狀如何？
易衛(wèi)東：無(wú)線傳感技術(shù)被看作二十一世紀(jì)影響人類生活的十大新興技術(shù)之首。這不是我的評(píng)價(jià)，是國(guó)際上從學(xué)術(shù)到商業(yè)應(yīng)用層面對(duì)這個(gè)領(lǐng)域的高度評(píng)價(jià)。
中國(guó)開展無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究時(shí)間不長(zhǎng)。2002年中國(guó)科學(xué)院率先進(jìn)入該研究領(lǐng)域后，我們?cè)谶@個(gè)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，取得了一些有意義的成果，如中科院研究生院無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的3DP無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)核心通信協(xié)議，其傳輸可靠性，抗干擾性、低能耗性等重要指標(biāo)優(yōu)于Zigbee等國(guó)際主流核心協(xié)議，為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論與技術(shù)保障；另外，中科院上海微系統(tǒng)所應(yīng)用傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于上海浦東機(jī)場(chǎng)安防，也取得了較好的示范效果。
美日韓領(lǐng)先中國(guó)
主持人：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要是應(yīng)用在哪些地方？
易衛(wèi)東：一個(gè)在軍事方面，一個(gè)是在民用方面。
民用的比較多， 物流、環(huán)保、農(nóng)業(yè)、人體健康、衛(wèi)生健康監(jiān)護(hù)、基礎(chǔ)設(shè)施的監(jiān)護(hù)，包括地震的研究等領(lǐng)域，都能看到他的應(yīng)用。總之，只要你能想得到的，有監(jiān)控存在的地方，都有無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。
主持人：中國(guó)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與國(guó)際上科技發(fā)達(dá)國(guó)家相比，是否存在差距？
在理論和應(yīng)用兩個(gè)層面，中國(guó)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與國(guó)際上的差距不大。但是在核心技術(shù)與應(yīng)用方面，美國(guó)、日本、韓國(guó)處于領(lǐng)先地位。
中國(guó)現(xiàn)在有一些問(wèn)題，比如我們現(xiàn)在自主研發(fā)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)內(nèi)容還是相對(duì)比較少些，當(dāng)然別的國(guó)家時(shí)間比較早，我們國(guó)家開展這些研究從2002年開始，也就五六年的時(shí)間，從啟動(dòng)期到現(xiàn)在，也就幾年的時(shí)間，這是需要一些時(shí)間，當(dāng)然勢(shì)頭還是不錯(cuò)的。
中國(guó)對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展很重視，近年來(lái)，國(guó)家自然基金、863、973項(xiàng)目、科技支撐項(xiàng)目、重大科技專項(xiàng)都給予了這個(gè)領(lǐng)域大力的支持，清華大學(xué)、北京大學(xué)、上海交通大學(xué)、北京郵電大學(xué)、浙江大學(xué)等多所高等院校，都投入了大量的力量從事這方面的研究。
從投入的角度來(lái)說(shuō)，中國(guó)在國(guó)際上不算少，不是第一，也是第二。
韓國(guó)“泛在城市”夢(mèng)
主持人：發(fā)達(dá)國(guó)家達(dá)到了什么樣的水平?他們?cè)谕ㄟ^(guò)這個(gè)技術(shù)做什么？
易衛(wèi)東：在核心技術(shù)方面，美國(guó)占據(jù)著沒(méi)有人動(dòng)搖得了的老大地位，通信協(xié)議、硬件設(shè)施、芯片技術(shù)等核心技術(shù)，美國(guó)也走在前面。
但是在應(yīng)用方面，美國(guó)恐怕要稍微遜色一點(diǎn)，韓國(guó)和日本是這方面走得比較靠前的國(guó)家。日本東京、韓國(guó)的釜山、漢城現(xiàn)在都在建泛在城市的網(wǎng)絡(luò)。
泛在是一種全新的信息化技術(shù)，以這種技術(shù)為標(biāo)志的第四波信息化革命浪潮將給人類帶來(lái)的全新生活工作方式與體驗(yàn)，由它催生的新興高技術(shù)產(chǎn)業(yè)亦將形成新的產(chǎn)業(yè)集群與價(jià)值鏈，成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn),帶動(dòng)新一輪的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，從而創(chuàng)造出新的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
而無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是泛在時(shí)代的技術(shù)支撐。
韓國(guó)和日本大概是在2007、08年開始建泛在城市的網(wǎng)絡(luò)的，估計(jì)在2012年2013年會(huì)看到一些比較有意義的結(jié)構(gòu)出來(lái)，現(xiàn)在他們正在做前期的工作。
臺(tái)灣現(xiàn)在也開始了，香港也在琢磨這個(gè)事，他們?nèi)ツ暌查_了發(fā)展式論壇，希望把無(wú)線傳感技術(shù)用在現(xiàn)代城市的各個(gè)方面，大陸現(xiàn)在也在做一些事，我們希望通過(guò)國(guó)家的層面促進(jìn)這樣事，希望成立專門的城市發(fā)展控制實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)這樣的事情。
中國(guó)能做得更好嗎
主持人：中國(guó)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用情況前景如何？
易衛(wèi)東：可以說(shuō)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域是中國(guó)最有可能在新興領(lǐng)域與國(guó)際上并列齊驅(qū)的少數(shù)幾個(gè)領(lǐng)域之一。無(wú)論是PC，還是互聯(lián)網(wǎng)，國(guó)外已經(jīng)把主要的技術(shù)占領(lǐng)了，我們?cè)赑C、互聯(lián)網(wǎng)這些領(lǐng)域的核心貢獻(xiàn)是乏善可陳的。
在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，情形就不太一樣了，因?yàn)槲覀冞@個(gè)時(shí)代不一樣了，背景不一樣了。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上世紀(jì)90年代末在國(guó)外興起，很快進(jìn)入中國(guó)，這時(shí)候中國(guó)國(guó)家綜合實(shí)力已開始強(qiáng)大，可以有大量的資金在這方面投入，通過(guò)引入人才投入、經(jīng)費(fèi)投入等舉措發(fā)展這個(gè)領(lǐng)域，對(duì)比其他的領(lǐng)域，這個(gè)領(lǐng)域有更多的優(yōu)勢(shì)。
另外最重要的一點(diǎn)是，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)于中國(guó)這個(gè)資源比較缺乏的國(guó)家可以起到優(yōu)化資源配置的支撐作用，所以中國(guó)將來(lái)有可能成為無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用做得最好的國(guó)家之一。
主持人：您說(shuō)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是國(guó)家硬實(shí)力的重要組成部分，為什么？
易衛(wèi)東：第一、他是第四波信息化革命浪潮的支撐技術(shù)，因?yàn)楝F(xiàn)在我們處在信息革命時(shí)代，如果沒(méi)有這樣領(lǐng)先技術(shù)，國(guó)家怎么跟國(guó)際上的強(qiáng)國(guó)去競(jìng)爭(zhēng)呢？這是一個(gè)很重要的支撐技術(shù)。他是一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，如果我們沒(méi)有這樣的技術(shù)，就不能形成競(jìng)爭(zhēng)能力。
第二、本身這個(gè)技術(shù)的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)相應(yīng)的高科技發(fā)展。發(fā)展無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，會(huì)有效拉動(dòng)相關(guān)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域
1. 環(huán)境的監(jiān)測(cè)和保護(hù)
隨著人們對(duì)于環(huán)境問(wèn)題的關(guān)注程度越來(lái)越高，需要采集的環(huán)境數(shù)據(jù)也越來(lái)越多，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)為隨機(jī)性的研究數(shù)據(jù)獲取提供了便利，并且還可以避免傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式給環(huán)境帶來(lái)的侵入式破壞。比如，英特爾研究實(shí)驗(yàn)室研究人員曾經(jīng)將32個(gè)小型傳感器連進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)，以讀出緬因州"大鴨島"上的氣候，用來(lái)評(píng)價(jià)一種海燕巢的條件。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還可以跟蹤候鳥和昆蟲的遷移，研究環(huán)境變化對(duì)農(nóng)作物的影響，監(jiān)測(cè)海洋、大氣和土壤的成分等。此外，它也可以應(yīng)用在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，來(lái)監(jiān)測(cè)農(nóng)作物中的害蟲、土壤的酸堿度和施肥狀況等。
2 醫(yī)療護(hù)理
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療研究、護(hù)理領(lǐng)域也可以大展身手。羅徹斯特大學(xué)的科學(xué)家使用無(wú)線傳感器創(chuàng)建了一個(gè)智能醫(yī)療房間，使用微塵來(lái)測(cè)量居住者的重要征兆（血壓、脈搏和呼吸）、睡覺(jué)姿勢(shì)以及每天24小時(shí)的活動(dòng)狀況。英特爾公司也推出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的家庭護(hù)理技術(shù)。該技術(shù)是做為探討應(yīng)對(duì)老齡化社會(huì)的技術(shù)項(xiàng)目Center for Aging Services Technologies（CAST）的一個(gè)環(huán)節(jié)開發(fā)的。該系統(tǒng)通過(guò)在鞋、家具以家用電器等家中道具和設(shè)備中嵌入半導(dǎo)體傳感器，幫助老齡人士、阿爾茨海默氏病患者以及殘障人士的家庭生活。利用無(wú)線通信將各傳感器聯(lián)網(wǎng)可高效傳遞必要的信息從而方便接受護(hù)理。而且還可以減輕護(hù)理人員的負(fù)擔(dān)。英特爾主管預(yù)防性健康保險(xiǎn)研究的董事Eric Dishman稱，"在開發(fā)家庭用護(hù)理技術(shù)方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是非常有前途的領(lǐng)域"。
3 軍事領(lǐng)域
由于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有密集型、隨機(jī)分布的特點(diǎn)，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，使其非常適合應(yīng)用于惡劣的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境中，包括偵察敵情、監(jiān)控兵力、裝備和物資，判斷生物化學(xué)攻擊等多方面用途。美國(guó)國(guó)防部遠(yuǎn)景計(jì)劃研究局已投資幾千萬(wàn)美元，幫助大學(xué)進(jìn)行"智能塵埃"傳感器技術(shù)的研發(fā)。哈伯研究公司總裁阿爾門丁格預(yù)測(cè)：智能塵埃式傳感器及有關(guān)的技術(shù)銷售將從2004年的1000萬(wàn)美元增加到2010年的幾十億美元。
4其他用途
無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)還被應(yīng)用于其他一些領(lǐng)域。比如一些危險(xiǎn)的工業(yè)環(huán)境如井礦、核電廠等，工作人員可以通過(guò)它來(lái)實(shí)施安全監(jiān)測(cè)。也可以用在交通領(lǐng)域作為車輛監(jiān)控的有力工具。此外和還可以在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線等諸多領(lǐng)域，英特爾正在對(duì)工廠中的一個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，該網(wǎng)絡(luò)由40臺(tái)機(jī)器上的210個(gè)傳感器組成，這樣組成的監(jiān)控系統(tǒng)將可以大大改善工廠的運(yùn)作條件。它可以大幅降低檢查設(shè)備的成本，同時(shí)由于可以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，因此將能夠縮短停機(jī)時(shí)間，提高效率，并延長(zhǎng)設(shè)備的使用時(shí)間。盡管無(wú)線傳感器技術(shù)目前仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推進(jìn)，一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。(文/gkong編輯整理）
