2014年，在芬蘭的一個傳染病實驗室里，衛生研究員佩特里·拉特拉（Petteri Lahtela）發現了一件奇怪的事情，他突然意識到他所研究的很多問題的條件都存在著重疊。例如，在檢查一些醫生認為互不相關的疾病時，比如萊姆病、心臟病、糖尿病等，他發現所有這些疾病都對睡眠有負面影響。

這就引發了一個因果關系問題。是所有這些疾病都導致了睡眠問題，還是反過來，通過改善睡眠，這些疾病就能夠治好，或者至少癥狀能夠得到緩解呢？更加重要的是，怎樣才能做到更有效地治愈這些疾病？

拉特拉發現，要想解決這些難題，他需要得到相關數據，很多很多數據。在收集這些信息的過程中，他很快就意識到自己可以利用最近出現的一個技術上的轉折點——2015年，在智能手機技術進步的推動下，小而強勁的電池與小而強大的傳感器開始融合到一起。

事實上，他意識到，由于它們體積小而功能強大，要建造一種新型的睡眠追蹤器是完全可能的。任何電子設備，如果能夠測量某個物理量（如光、加速度或溫度），然后將這些信息發送給網絡上的其他設備，都可以被認為是一種傳感器。

拉特拉正在考慮的傳感器是一種新型心率監測儀。跟蹤睡眠的一個很好的方法是監測心率和心率的變異性。雖然市場上已經有了很多這樣的追蹤器，但是那些都是很有問題的“老型號”。例如，健身腕帶和蘋果手表，都是通過一個光學傳感器測量手腕的血流量的。然而，手腕上的動脈位于皮膚表層以下很深的地方，因此無法對血流量進行完美的測量，而且人們通常不會戴著手表睡覺——這會影響它們原本設計用來測量的睡眠。

拉特拉發明的是這種智能手表的升級版，名為“烏拉戒指”（Oura ring）。這款戒指的主體是一條光滑的黑色鈦帶，裝有3個傳感器，可以跟蹤和計算10個不同的身體信號，因此它是市場上最精確的睡眠追蹤器。穿戴位置和采樣率是它的秘密武器。由于手指上的動脈比手腕上的動脈離皮膚表層更近，烏拉戒指能夠更好地了解心臟的情況。

此外，蘋果手表和Garamond每秒只能測量兩次血流量，健身腕帶最多可以測12次，而烏拉戒指則每秒可以測250次。在獨立實驗室進行的研究中，更好的成像質量和更高的采樣率相結合，使烏拉戒指與醫學級別的心率跟蹤器相比準確率達到了99%，心率變異性的準確率則達到了98%。

20年前，如此精確的傳感器要花費數百萬美元，而且必須安置在一個相當大的房間中。而烏拉戒指的價格約為300美元，并可以直接戴在手指上，這就是指數型增長對傳感器的影響。

傳感器發展最重要的結果是通常所稱的“物聯網”（Internet of Things，IoT），即將遍布全球的智能設備互連網絡。為了更好地理解我們已經走了多遠，有必要回顧一下這場革命的演變過程。

1989年，發明家約翰·羅姆尼（John Romkey）將一臺烤面包機連接到互聯網上，使之成為第一個物聯網設備。10年后，社會學家內爾·格羅斯（Neil Gross）看到了這個趨勢，他在《商業周刊》上發表了一個著名的預測：

“在下個世紀，整個地球都會蒙上一層電子皮膚。地球將利用互聯網作為支架，來支持和傳播它的感覺。現在，這層皮膚正在縫合。它由數百萬個嵌入式電子測量設備組成：恒溫器、壓力表、污染探測器、照相機、麥克風、葡萄糖傳感器、心電圖儀、腦電圖儀等。它們將監測城市和瀕危物種、大氣、船只、高速公路和卡車車隊，以及我們的對話、我們的身體，甚至我們的夢想。”

格羅斯的預測應驗了。

到2009年，連接到互聯網上的設備數量已經超過地球上的總人口數量（125億個設備，68億人，或每人1.84個連接設備）。一年后，在智能手機發展的推動下，傳感器價格開始暴跌。到2015年，連接到互聯網上的設備總數達到了150億臺。由于這些設備中大多數都包含多個傳感器，例如，平均每臺智能手機大約有20個傳感器。這也解釋了為什么到2020年，人們通常所稱的“我們的萬億傳感器世界”將正式登場。

我們當然不會就此止步。斯坦福大學的研究人員估計，到2030年，將有5000億臺聯網設備（每臺設備裝有數十個傳感器）。而根據埃森哲咨詢公司（Accenture）的研究，這里面所包含的經濟價值將達到14.2萬億美元。隱藏在這些數字背后的正是格羅斯的思想：那是記錄了地球上的幾乎每一種感覺的“電子皮膚”。

以光學傳感器為例。柯達工程師史蒂文·薩森（Steven Sasson）于1976年發明了第一臺數碼相機，它有烤箱那么大，可以拍攝12張黑白照片，而價格則超過了1萬美元。到了今天，普通智能手機配備的攝像頭在重量、成本和分辨率方面都比薩森的數碼相機提高了數千倍。這些攝像頭到處都是，汽車上、無人機上、手機上、衛星上，并且擁有幾乎令人“毛骨悚然”的圖像分辨率。衛星拍攝到的地球影像，已經精確到了半米。無人機則進一步縮小到了一厘米。無人駕駛汽車上的激光雷達傳感器更是幾乎可以捕捉到所有東西，它每一秒鐘都要收集130萬個數據點，并能夠記錄單個光子級別的變化。

在光學傳感器上，我們看到了三重趨勢：體積和成本不斷下降，同時性能大幅提高。第一臺商用GPS是1981年上市的，它重達24千克，價格高達119900美元。到2010年，商用GPS的價格已經下降到5美元，體積則小到可以放在你的手指上。為早期火箭導向的“慣性測量裝置”就是一個很好的例子。在20世紀60年代中期，那還是一個重達23千克、價格高達2000萬美元的設備。如今，你手機里的加速度計和陀螺儀也在做著同樣的事情，但只需要4美元，重量還不如一粒米。

這些趨勢肯定還會持續下去。我們正從微觀世界向納米世界邁進。這種進步已經導致智能服裝、智能珠寶和智能眼鏡等浪潮的涌起，上面講到過的烏拉戒指就是其中一個很好的例子。很快，這些傳感器就會進入人的身體。以“智能微塵”（smart dust）為例，這是一個只有灰塵微粒大小的系統，可以感知、存儲和傳輸數據。如今，一粒“智能微塵”的大小像一粒蘋果種子那么大。未來，納米級的智能微粒將會漂浮在我們的血液中，收集數據，探索人體內部—那是科學最后的未知領域之一。

毫無疑問，我們將會學到更多，關于內部的身體，關于外部的一切。這是一個巨大的轉變。從這些傳感器奔涌而來的數據量有時大得簡直令人難以理解。一輛自動駕駛汽車每天會產生4 TB的數據，這相當于1000部電影所包含的信息；一架商用客機則每天會產生40 TB的信息；一個智能工廠，則會產生PB級的信息。

那么，這些數據會給我們帶來什么呢？

很多，很多。

醫生將不再需要依靠每年一次的體檢來追蹤患者的健康狀況，因為他們現在每天24小時、每周7天都能收到大量的量化數據。

農民將隨時可以知道土壤和天空中的水分含量，從而精確地進行澆灌，種植出更健康的作物，獲得更大的產量，并節約大量的水資源（水的浪費，是全球變暖的一個重要因素）。

在商業領域，由于在快速變化的時代里，面對機會時的機敏和行動時的快捷是最大的優勢，因此雖然了解客戶的所有信息可能會帶來令人擔憂的隱私問題，但是它確實為組織提供了令人難以置信的靈活性，這可能是在這個加速發展的時代維持生存的唯一方法。

而且，這一切仍然在進一步加速。

在10年之內，我們將會生活在一個幾乎所有可以測量的東西都會被持續測量的世界里。那將是一個極端透明的世界。從太空的邊緣到海洋的底部，再到你身體的內部，我們的電子皮膚正在形成一個無限可用信息的感覺中樞。不管你喜不喜歡，我們已經生活在了一個“超意識”的星球上。

責任編輯：xj

原文標題：因為傳感器，10年后我們將會生活在一個極端透明的世界

文章出處：【微信公眾號：MEMS】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。