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筱舟对于人类来说,手机远非一个可携带的附属品,它的功能也早已超出了通讯的范畴。在越来越多的研究领域内,手机被用来收集各种各样的信息,它巨大的潜力正在开发当中。手机被喻为人类的“触角”,终将变***体不可分割的一部分。
当位于洛杉矶的公寓楼有一点小小的震动,马丁?卢卡茨首先想到的是放在自己桌子上的手机。作为加利福尼亚大学计算机专业的博士生,卢卡茨两周前刚刚设计完成了一段程序,通过手机的内置加速装置――一种最早用来支持游戏的感应器来探测并记录外界的某些数据。卢卡茨将手机获得的数据传送到电脑里,经过某些处理,一段有关地震情况的细节就呈现了出来。他的手机变成了一台移动的便携式地震仪。在高科技时代,卢卡茨的发明并不是什么稀罕物;除此之外,研究者们还开发出有关手机的很多新颖的功能,让人目不暇接。而且这些功能的应用前景十分广阔。
手机不仅集成了传感器,还有摄像头、全球定位接收器、无线网卡等等;手机的硬件配备如此齐全,以至于能够支持运营商们所提供的各种各样的服务,一个程序足矣。这意味着精通数码编程的专家可以随意地编出软件来,轻而易举地完成各种使命――从交通状况到新物种的入侵都可以了如指掌。
不过对专门搞统计的研究者来说,手机的最大好处莫过于它的无处不在。据日内瓦国际电信联盟2009年3月份发布的统计数据显示,全球平均每5个人就拥有3台手机。此外,全球移动通信系统联盟是一个有关手机行业的经济贸易组织,该组织于去年2月份发表的声明指出,全球手机用户数量已达40亿,而这个数据还在持续增长,预计到2013年将达到60亿。
尽管手机的安全问题面临挑战,比如个人隐私保护和数据意外流失始终让专家头疼,但是以卢卡茨所代表的课题始终在各个领域开展着,从利用手机进行医学成像到研究人类社会行为等无所不包。
用“触角”定位
手机最为引人入胜的功能之一便是全球定位,即利用卫星数据来定位手机所在位置的经纬度。奎恩?雅各布森说,一旦手机具备全球定位的功能,“那么它便拥有了一种‘自我意识’,能够随时意识到自己处在地球的哪个角落。”雅各布森是加利福尼亚州帕洛阿尔托诺基亚手机研发中心的电脑工程师。
2008年11月,贝叶恩所带领的团队推出了所谓“手机千年计划”的实验项目:利用安装了全球定位系统的手机对洛杉矶附近某个区域的交通状况进行实时监控和预测。参与该项目的志愿者手机里安装了特定的软件,然后利用这个小东西,就可以将行车的位置与速度反映到中央控制系统。中央控制系统再将这些数据和以往的记录进行对比――以往的记录全部利用传统设备收集而得;然后,系统将对应区域的交通状况进行汇总,得出统计结果,再反馈到手机终端,供志愿者参考。
当携带手机的志愿者抵达某些偏僻路段,这些路段往往缺少其它的传感设施――比如摄像头、雷达等等,这时候安装导航软件的手机就派上了大用场。手机在这些远离高速公路的偏僻、狭小路段,可以实时反映出交通的状况。雅各布森说,“我们第一次在此类路段上获取了丰富的交通信息。”去年2月份,雅各布森带领的团队还利用100辆汽车作为目标,进行了一项10公里~16公里的循环驾驶试验。实验得出的结论是:利用手机获取的车速信息和装载在路面上的传感器所获取的信息相差无几。
伸向每个角落
2005年,鲍里斯?宾斯基前往喜马拉雅山山麓下的一个小村庄旅游,他第一次意识到了手机已经充斥在世界上每个角落的事实――孩子们正在河水中嬉戏,家畜们嗷嗷地穿过马路,“而在街道中央,突然有人拿着一个手机大声地嚷嚷着,”罗斯基说,“这个情景让我明白,现代社会的手机已经无处不在了。人类简直像个蚂蚁族群一样!”罗斯基是加利福尼亚大学伯克利分校的生物工程师,也是以色列耶路撒冷希伯来大学生物研究中心的主管,该中心致力于生物技术与人文社会方面的相关研究。
罗斯基试图为手机添加一项特殊的服务,以解决发展中国家医学成像困难的问题。由于体系的运作、数据读取以及成像显示需要庞大的设备,因此普通的医学成像往往投入巨大,而且维系运转需要大量的资金。“而利用一个方寸大小的手机,医生就可以在偏远的山区将患者的身体检查信息收集起来,通过诸如超声波发送器等相对便宜的设备,传送到大城市的数据处理中心,实现医学成像的识别和鉴定。处理中心再将诊断结果传入到手机终端,帮助医生完成治疗。”罗斯基这样预想到。
罗斯基领导的研究小组在2008年发表了一份研究报告,证明了他所设想的手机医学成像系统的可行性。该系统的核心单元是目前比较热门的“电阻抗断层成像技术”,即给患者病变部位通上可以承受的电流,然后检验机体的电压分布情况以实现人体内部构造的成像。罗斯基的研究小组模拟了一个乳腺肿瘤,给其通上电流,然后利用手机探测癌变部位的电压分布情况,电压的读数最终传入手机并在其中成像。这样就代替了X射线成像,安全性也很高,因为通过机体的电流远在人可承受的范围内。“而且数据十分简洁,这便是手机医学成像系统的诱人之处。”罗斯基如是说。
2009年4月,罗斯基发表了另一份研究结果,主要内容是利用手机医学成像系统来对机体组织进行分类,骨头、肉、体液、血液,等等一目了然。除此之外,罗斯基还计划下半年在墨西哥进行一系列实地试验,以便证实手机医学成像系统能否探测到机体内出血的病况。
除了罗斯基所领导的小组,还有一些研究小组也在做类似方面的研究,如利用手机为人体健康服务――从分析血液样本到预报自然灾害等多种功能都有涉足。
动员群众
手机还有一项潜在的功能,那就是促成平民参与科学研究。埃斯特林说,“一般情况下,由非专业人士收集到的科学数据往往被认为是不可靠的,因为此类数据难以验证。”但是通过手机摄像头以及全球定位系统,可以标示出所获信息的确切地点,因而由日常平民所获取的观察资料则较为可信。“人们上传的实时信息里面,都有获取信息的地理标记,这使得情况大不相同。”埃斯特林说。
埃斯特林的研究团队正致力于一组实验项目,他们将招纳广大的市民参与,参与者利用手机向中央数据库呈交各种实地观察信息。其中,一个实验项目是追踪某种有害海藻的泛滥情况;另一个是在加利福尼亚州圣莫妮卡山脉附近监测入侵物种的繁衍情况,后一个项目在2009年7月已经面向公众开放。
埃斯特林说:“参与者将应要求利用手机发送回具有具体地理标记的图片,附加图片的简洁说明。”预计明年,该研究团队还将组建一个基于手机的预报系统,系统将用来支持巴德波斯特项目――一个研究气候变化对植物花季影响的民间科学项目。此外,卢卡茨和他的同事们也希望在手机里安置一套加速感应器设备,用以研究地震多发区域的地震情况,并最终建立起手机预测地震的系统。
手机就是我们自己
2004年至2005年间,英国剑桥大学曼切斯特技术研究所曾经做了一个试验。伊戈尔和其同事们记录下了大约100位志愿者――学生和教职工的长达9个月的通话记录以及呼叫地点信息。他们还利用志愿者们周围手机发出的信号,来检测志愿者密切接触的人数多少。利用这些数据,伊戈尔和其团队区分了专修经济的学生和其它学科的学生,精确度达到96%。如果研究者检查了志愿者每天前12个小时的活动情况,他们就可以成功地预测剩下的一半时间内的活动情况,预测的成功率达79%。
伊戈尔说,“我们将人类的行为视为一个高维事物;而令人十分失望的是,其实简化下来,人类的活动也就那么几个向度。手机画出的三点一线线路图,代表的一般是好学的学生。”
“伊戈尔的研究表明,手机可以用来搜集精确的、大规模的有关社会交往的数据。这和以往获取数据的途径截然不同,以往的方式以访谈以及实地观测等等为主,”乔恩?克莱因伯格如是说。克莱因伯格是伊萨卡州科内尔大学的计算机科学家,主要从事社会网络方面的研究。而来自英国伦敦大学帝国学院的流行病统计专家尼尔?佛格森则说,“尽管手机在某些地区,比如非洲等地不能准确地反映人口的状况,但是这种利用手机来研究流行病的想法是富有洞见的,它可以在一个微观的尺度上建立起社会的网络体系,进而对流行病的传播提供全新的模型。比如,甲型流感等传染病的传播方式,就可以在这个微观的模型里清晰地展示出来,这对于防控诸如SARS以及甲型流感等传染性疾病来说,无疑具有重要的意义。”
在此研究领域的另一个极端,科学家们正在谋求公共卫生在个体层面上的应用。比如因特尔西雅图研究院的研究者们,试图在手机上安装某些软件,以实时监控饮食和身体健康状况。
“蚂蚁化”之路
如今,手机所能提供的用户信息已经日益增加,因此研究人员必须谨小慎微,以免对个人隐私造成侵犯。某些情况下,手机用户作为志愿者乐意接受调研。“在欧洲和非洲,手机提供的数据是通过匿名完成的,”伊戈尔说。“手机千年计划”基于这样的一种理念,即“虚拟旅游线路”,在此线路下,车速的追踪一般只在特定区域里进行,而非全程检测;“而且数据是加密的”,贝叶恩这样说,“还有,参加实验的诺基亚手机在把数据传送给研究人员之前,,已经全部除去了参与者的私人信息。”
一旦研究人员接收到数据,便开始对这些不太确定的信息进行讨论,很多情况下争议很大。贝叶恩的研究团队致力于建立数学模型,对未知路段的信息进行处理,但是系统的可靠性随着处理数据方法的多少而变化不定。贝叶恩说,“有时候,系统得到汗牛充栋的数据,而有些时候则颗粒无收。”没有手机制造业的支持,科学家们很难得到充足的数据,以便证实他们方法的有效性。
尽管面临挑战,研究者们还是对全球化的手机系统充满了期待,庞大的系统最终需要这些微小的可移动智能“触角”组成。“全球85%的人口在信号的覆盖范围之内,”国际电信联盟市场情报和统计部门的主管苏珊?特尔切说,而且未来还有“很大的增长潜能”。雅各布森预计未来的传感器的尺寸将进一步减小,手机将添置越来越多的功能。
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