微小的计算者
话题专栏
迟早有一天，我们每个人的身上都会拥有数不清的微小计算者，对我们的一举一动了如指掌，同时抓住一切机会把我们的动向汇报给电脑。
“十年前，我们还认为在没有电力的情况下运行程序只是科幻。”马萨诸塞大学阿默斯特校区的凯文·付说。现在他和他的同事们打算给RFID芯片加上单片机，让这种小小的标签可以成为一个微型运算器——虽然目前只有一些预先设计好的功能。
然而同样在十年前，谈到RFID的时候，绝大多数人都还是一头雾水地问：“那是什么啊？”
那是极有可能改变世界的一项发明。现在我们已经随处可见RFID技术，从公交卡到超市的仓库，甚至可能很快在衣服和鞋子里发现这种小东西。现在的微电子技术已经让这种过去只能用在战机上的技术藏在我们的钱包里，而现在马萨诸塞大学和Intel居然要让它执行运算。
七十年前，英国发明了敌我识别系统，安装在战斗机上。这套系统建立在一个“标签”（tag）的基础上，标签通过天线发射一个经过编码的信号，然后用读写器对其接收并进行判断，从而判断附近战机的敌我状况。但是当时那种安装在战斗机上的庞大机械是不可能用在生活中的——直到超大规模集成电路出现，这件事才变得可行。
现在我们谈到的RFID，大部分情况下是指“无线射频识别”。它和敌我识别系统的原理十分相似，都是依靠电磁波来传递信息，和条形码或者二维码这样的传统识别技术比起来，具有相当大的性能优势。有些RFID标签可以在10米距离读取，能够隔着包装物读取数据，存储量可达到传统条形码的十万倍以上，可以同时识别数百个物体，并且可以对传输的数据进行加密。这些优势，让它具备了取代条形码的可能。这也是为什么沃尔玛这样的大型超市对RFID技术着迷的原因——它可以自动操作，从而节省大量的人工成本和时间成本。在这样的用户推动下，RFID在近十年中迅速成长为一个巨大的产业。
一个典型的RFID系统包含三个部分：标签、天线以及读写器。标签里记录了一些数据，通过天线向外发送，而读写器来接收它。根据标签是否可以被读写可分为只读标签和可读写标签；根据标签是否自带电源可分为有源标签和无源标签；根据信号频率不同，可以分为低频、高频、超高频和微波系统等。
现在日常使用的RFID标签中，芯片的大小只在1平方毫米之内，却包含了大量元器件。占据我们公交卡大部分面积的，是和芯片连接的天线。当标签进入读写器发出的磁场内，天线中将会产生感应电流，芯片中的整流放大装置会把天线传来的电流转为芯片需要的能量，并且借助这些能量将芯片中储存的数据通过天线以电磁波的方式发送出去，被读写器所接收。
我们可以看出，RFID系统实际上是一个小型的无线通信系统。在传统的应用中，RFID芯片被写入数据，然后等着被读出就好，但是对于一些研究者来说，这还不够。
凯文·付和他的同事们计划基于Intel的一个无线项目来开展他们的工作。Intel在西雅图研发中心研发的这个项目叫做无线识别和传感平台，简称WISP。双方合作制造的新型RFID芯片预装了16位单片机、32K程序空间，以及8K的存储容量。这样的技术数据让这种新芯片看起来像是古老时代的产物，但是考虑到它的微小体积，我们也不能要求太多。
在这个项目中，最初步的挑战是它能够运行的程序。显而易见，计算能力和存储空间不得不面对非常严格的限制。给这块小芯片撰写程序的软件工程师说，他们不得不在上世纪70年代的程序写法中寻找灵感——那个时代，省一个字节的存储空间都意味着省一大笔钱。
然而最大的挑战是时有时无的电力。为了让停电时计算数据不至于丢失，他们需要在停电时也能保存数据的存储设备——就像闪存一样。但是闪存非常耗电，对于这种只能通过磁场来获得微弱电力的产品来说，读取闪存中的数据就像是直接飞向一个巨大的黑洞。
所以研究者们换了一条思路来绕过这个问题。他们将数据加密，然后传回读写机。“这种解决方式非常聪明。”约书亚·史密斯说，他是Intel西雅图研究中心的重要研究人员，现在主要领导无线识别和传感平台，同时还领导着无线供电项目和机器人项目的研发。他认为这样可以有效解决电力供应不稳的问题，虽然这意味着每次数据传输都得加密才行。
研究者们把这种新型的RFID称作CRFID，即可计算无线射频识别。虽然对这种新型工具的用途还不明了，但是我们可以想到很多应用模式。比如说，它可以保存一些加密或者解密算法，这样可以让我们的护照、公交卡或者食堂饭卡更加安全。这也可能催生出安装了传感器的RFID，根据摩尔定律，18个月后，我们就会拥有计算能力更加强大的CRFID，也许可以支持更多的应用。
按照这种趋势发展下去的话，迟早有一天，我们每个人的身上都会拥有数不清的微小计算者，对我们的一举一动了如指掌，同时抓住一切机会把我们的动向汇报给电脑。这幅场景我不大喜欢——看起来像是那些最悲观的科幻小说里描述的未来。
