摘要：工程師們開發(fā)出一種可印刷的金屬標(biāo)簽，可以貼在普通物體上，如水瓶，墻壁或門，并將它們變成“智能的”物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。這種標(biāo)簽還可以制成紙一樣薄的控制面板，可用于遠(yuǎn)程操控和Wi-Fi連接的揚(yáng)聲器，智能燈具和其他智能家用電器。金屬標(biāo)簽通過在紙狀材料上印刷銅箔圖案制成，在觸摸時(shí)會(huì)干擾在其上反射的Wi-Fi信號。

印刷的超薄柔性“LiveTag”智能電子標(biāo)簽和一張照片紙（最左側(cè)）的對比圖

這種金屬標(biāo)簽通過在很薄的、柔性的紙狀基板上印刷銅箔圖案制成，通過設(shè)計(jì)電路圖可以反射Wi-Fi信號。這種標(biāo)簽的工作方式基本上類似于“鏡子”，可以反射來自Wi-Fi路由器的無線電信號。用戶的手指觸碰這些“鏡子”時(shí)，會(huì)對其上反射的Wi-Fi信號形成干擾，以至于可以像手機(jī)一樣，被Wi-Fi接收器遠(yuǎn)程偵測到。

這種標(biāo)簽可以粘貼在人們每天觸摸和交互的普通物體上，如水杯、墻壁或門。于是，這些普通物體基本上變成了一種智能的物聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，每當(dāng)用戶與它們交互時(shí)，它們都可以發(fā)信號通知Wi-Fi設(shè)備。這種標(biāo)簽還可以制作成薄鍵盤或智能家居控制面板，可用于遠(yuǎn)程操作與Wi-Fi連接的揚(yáng)聲器，智能燈具和其他物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。

“我們的愿景是進(jìn)一步拓展物聯(lián)網(wǎng)，讓它不限于實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)，智能手表和其他高端設(shè)備的連接，”資深作者、加州大學(xué)圣地亞哥雅各布斯工程學(xué)院電氣和計(jì)算機(jī)工程、無線通信中心的張新宇（Xinyu Zhang）教授說道，“我們正在開發(fā)低成本，無電池，無芯片，可打印的傳感器，它可以將日常物品變成物聯(lián)網(wǎng)的一部分?！?/p>

張的團(tuán)隊(duì)將該技術(shù)命名為“LiveTag”。通過設(shè)計(jì)，這些金屬標(biāo)簽僅反射Wi-Fi頻率范圍內(nèi)的特定信號。通過改變制作的材料類型和印刷圖案，研究人員還可以重新設(shè)計(jì)標(biāo)簽，以反射藍(lán)牙，LTE或蜂窩等其他信號。

這種標(biāo)簽不需要電池，硅芯片或任何分立的電子元件，因此幾乎不需要任何維護(hù)——無需更換電池，無需修理電路。

該團(tuán)隊(duì)在最近的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)施會(huì)議的USENIX研討會(huì)上介紹了他們的工作。

智能標(biāo)簽

作為概念驗(yàn)證，研究人員使用LiveTag創(chuàng)建了一個(gè)紙一樣薄的音樂播放器控制器，該控制器配有播放和暫停按鈕，下一首音樂按鈕和用于調(diào)節(jié)音量的滑動(dòng)條。按鈕和滑動(dòng)條每個(gè)都包含至少一個(gè)金屬標(biāo)簽，因此觸摸它們中的任何一個(gè)都會(huì)向Wi-Fi設(shè)備發(fā)送信號。截至目前，研究人員只測試了LiveTag音樂播放器控制器以遠(yuǎn)程觸發(fā)Wi-Fi接收器，但他們設(shè)想，當(dāng)這種智能標(biāo)簽貼到墻壁、沙發(fā)扶手、衣服或其他物品表面上時(shí)，它能夠遠(yuǎn)程控制連接Wi-Fi的音樂播放器或揚(yáng)聲器。

研究人員還將LiveTag改編為水合監(jiān)測儀（HydrationMonitor）。他們將它貼到塑料水瓶上，并展示，它可以通過監(jiān)測瓶子中的水位來跟蹤用戶的飲水量。瓶內(nèi)的水以與手指觸摸金屬標(biāo)簽相同的方式影響標(biāo)簽的響應(yīng)——只要瓶子不是由金屬制成，因?yàn)榻饘僦破房赡芷帘巫钃蹼姶判盘?。該智能?biāo)簽內(nèi)設(shè)計(jì)有多個(gè)諧振器，每個(gè)諧振器在特定的水位下都會(huì)解調(diào)（get detuned）。研究人員想象，這種智能標(biāo)簽可用于向用戶的智能手機(jī)發(fā)送提醒以防止失水。

未來的應(yīng)用

在更廣泛的范圍內(nèi)，張新宇（音譯）教授設(shè)想使用LiveTag技術(shù)跟蹤人與日常物品的互動(dòng)。例如，LiveTag也許可以被用作一種評估中風(fēng)患者康復(fù)情況的低成本方法。

“當(dāng)患者回家時(shí)，他們可以使用這項(xiàng)技術(shù)收集其與家中日常用品交互時(shí)產(chǎn)生的活動(dòng)數(shù)據(jù)– 比如他們是否以正常方式打開或關(guān)閉門，他們是否能夠撿起瓶裝水。他們活動(dòng)的數(shù)量，強(qiáng)度和頻率數(shù)據(jù)，可以通過這種技術(shù)被記錄下來并發(fā)送給醫(yī)生，用于評估他們的康復(fù)情況”，張新宇教授說。“這一切都可以在舒適的家中完成，而不必繼續(xù)回到診所進(jìn)行頻繁的運(yùn)動(dòng)活動(dòng)測試”他補(bǔ)充道。

另一個(gè)例子是在零售商店對產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)記，這樣可以根據(jù)他們接觸的產(chǎn)品評估客戶的興趣。張新宇教授說，商店可以使用LiveTag作為替代方案，它可以為客戶提供更多隱私，而不是使用相機(jī)這種不是很保護(hù)隱私的方案。

下一步研究

研究人員也注意到了該技術(shù)的一些應(yīng)用局限性。LiveTag目前無法使用距離超過一米（3英尺）的Wi-Fi接收器，因此研究人員目前正致力于提高標(biāo)簽靈敏度和檢測范圍。該團(tuán)隊(duì)的最終目標(biāo)是開發(fā)一種使用普通紙張和油墨印刷制作標(biāo)簽的方法，這樣可以使批量生產(chǎn)成本更低。

論文原題：《LiveTag：通過無源無芯片Wi-Fi標(biāo)簽感知人與物之間的互動(dòng)》，共同作者包括威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的Chuhan Gao和Yilong Li。