编者注：这篇文章最初发表于《大众科学》2004年1月刊。
十三年前，已故的马克·韦瑟（Mark Weiser），当时我在施乐帕克研究中心的同事，在《大众科学》的一篇文章中概述了他大胆的“普适计算”愿景：小型计算机将嵌入我们周围的日常物品中，并利用无线连接，在无需主动操作的情况下响应我们的存在、愿望和需求。这个由移动和固定设备组成的网络将自动且无形地为我们做事，以至于我们只会注意到它们的效果。韦瑟将这种系统称为“平静技术”，因为它们将使我们更容易专注于工作和其他活动，而不是像今天的典型个人电脑那样，要求我们与之互动和控制它们。
在一个配备了这种技术的家中，策略性地放置在卧室、浴室门框、楼梯间和冰箱中的阅读器将检测到缝在你的衣服上和嵌入食品包装中的微芯片标签中的识别数据，并将数据发送到家用电脑，电脑将根据这些信息采取行动。
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电脑会注意到您早上起床，并打开咖啡机。当您走进浴室时，淋浴会打开，并调整到您喜欢的温度。当您开始下楼时，预先装好的烤面包机会开始加热，这样您的早餐就会按照您喜欢的方式完成。当您打开冰箱时，电器会提醒您牛奶用完了，并且里面的凉拌卷心菜已经过了保质期，应该扔掉。
今天，基于射频识别（RFID）技术的系统正在帮助韦瑟的愿景更接近现实。这些系统由标签（包含识别数据，有时还包含其他信息的小型硅芯片）和自动接收和解码数据的阅读器组成。
响应式 RFID 家庭——以及会议室、办公楼和汽车——仍然遥远，但 RFID 技术已经在有限的范围内使用。这些标签通常像米粒一样小，现在隐藏在身份证和腕带、挡风玻璃上的收费标签、汽油快速购买令牌和牲畜的电子耳标中，并且已经开始出现在汽车钥匙链防盗装置、玩具（孩之宝星球大战人物）和其他产品中。它们还为公路赛跑者计时，去年墨西哥一家公司开始提供一项服务，将标签植入儿童皮下，作为一种防绑架措施。
在短期内，RFID 标签可能会出现在航空行李标签中（英国航空公司已经进行了广泛的试验），并且最终可能会嵌入纸币中，以抑制造假者并使政府能够追踪现金的流动。（日本日立公司最近宣布，它已经开发出足够小的标签用于此应用。）与此同时，零售、安全、运输、制造和航运业都在测试或开始实施复杂的 RFID 应用。
但 RFID 革命并非没有缺点：该技术的发展引发了重要的社会问题，随着 RFID 系统的普及，我们将被迫解决与隐私、法律和伦理相关的新问题。争议已经爆发：2003 年年中，美国的两大零售商——沃尔玛和国际服装制造商贝纳通——取消了大规模店内 RFID 中心库存控制系统的测试，显然部分原因是公众反应引发了通过嵌入消费品中的标签对公民进行大规模监控的担忧。
内幕故事
RFID 技术基于一个简单的想法，即无源标签（“无源”标签，无需电池或维护）中的电子电路可以从远处由广播能量的阅读器设备间歇性地供电。这样供电后，标签与阅读器交换信息。标签基本上由一个与硅芯片粘合的简单天线组成，并封装在玻璃或塑料模块内。
标签的运行方式因多种因素而异，尤其是它们工作的频率。最初，RFID 标签仅在 13.56 兆赫或更低的频段工作。这种标签仍然是最广泛使用的标签，通常需要离阅读器不到一米远，并且识别能力较差（阅读器无法快速解释成群聚集在一起的大量单个标签）。
更复杂、更高频率的标签现在使阅读器能够快速识别许多聚集在一起的单个标签，即使是随意堆放的——尽管它们还不能完美地区分装满杂货的购物车中的所有物品。（快速可靠地扫描装满杂乱、紧密间隔的 RFID 标签物品的购物车是这项技术的主要目标。一旦完善，这种 RFID 扫描应该简化库存和结账流程，并为零售商节省数百万美元。）
更高频率的标签可能比其较低频率的对应物从更远的距离读取，尽管到目前为止，它们的范围仅扩展到几米（主要是因为标签电子设备以从阅读器信号导出的极低功率运行，改进的天线和廉价的高灵敏度接收器）。更新后的标签还可以容纳比早期型号多得多的信息，这使制造商能够合并超越简单 ID 代码的有用数据。例如，标签可以使用它们捕获的能量为车载传感器供电。配备传感器的标签，用于在车辆行驶时评估轮胎压力和温度，已经在某些汽车中使用，米其林、飞利浦半导体和宝马正在为大众市场开发原型。
RFID 现在
RFID 设备开始取代磁条安全卡，用于解锁门和授予进入安全区域的权限——尤其是在具有特殊安全需求的设施中，例如军事设施。然而，RFID 最明显的用途可能是自动收费系统，该系统依赖收费站的阅读器扫描附着在过往汽车挡风玻璃上的标签。阅读器记录标签的 ID，然后从预付帐户中扣除金额。这些系统的设计目的是让汽车理想地无需停止甚至减速太多即可快速通过收费站。
RFID 自动收费系统在纽约、新泽西、特拉华州和其他州被称为 E-ZPass，在加利福尼亚州被称为 FasTrak，在其他地方则有不同的名称，已经运行了几年。FasTrak 在旧金山海湾大桥和圣地亚哥附近的 15 号州际公路上已经非常成功，但东海岸的 E-ZPass 系统早期遇到了一些与行政和政治问题相关的初期问题，而不是技术本身。旧金山海湾大桥系统要求驾驶员在通过阅读器时将速度降至每小时 25 英里，但这仅仅是出于安全原因，因为收费亭很窄。然而，15 号州际公路上的 FasTrak 系统以高速公路速度运行，并且还在用于监控交通。
RFID 系统也处于取代那些熟悉的通用产品代码（UPC）条形码的早期阶段，条形码在非常短的距离内被光学读取，以识别产品、跟踪库存并在商店半自动化结账流程。与条形码不同，RFID 标签可以模制到产品的外壳中，并且可以使用加密和其他策略使其难以伪造。此外，一些 RFID 标签允许阅读器将新数据写入其板载存储器以供以后检索。例如，阅读器和标签之间的每次交易都可以记录访问标签的人员的时间、日期和身份。这种能力对于在附着在汽车上的标签中创建审计跟踪非常有用，以指示汽车的制造地点并记录每次出售、其以前的所有者、其维修历史和事故。
根据开始测试标签和阅读器系统的业务部门数量不断增加，该领域的一些专家认为，RFID 将被广泛使用，尤其是在零售业，到 2010 年。其他人则表示，这种广泛的应用要到 2015 年左右或更晚才会发生，那时 RFID 标签的成本会下降到足以使其在经济上可行，可以用于标记廉价的消费品。
近期的未来 RFID 跟踪技术正开始用于跟踪商品从工厂到商店的运输过程。它可能会在全面进入商店之前为这种应用全面建立，因为仓库系统更容易开发，并且不太可能引发公众担忧，即消费品中的 RFID 标签可能被用于在顾客离开商店后监控顾客。最近，沃尔玛宣布将要求其前 100 名供应商在其运往商店的纸箱和托盘上贴上高频标签。美国国防部也同样呼吁其供应商到 2005 年采用高频 RFID 库存标签。
但是，对于零售商而言，RFID 在商店本身中的潜在用途和不可避免的用途仍然非常诱人。取消的沃尔玛店内测试，是与吉列合作计划的，本意是评估配备内置阅读器的基于 RFID 的“智能货架”监控数百万个剃须刀和其他嵌入 RFID 标签的吉列产品移动的能力。（原则上，分配给每个 RFID 标签识别的 96 位代码将允许地球上的每个人拥有大约 50 千万亿个标签。）保持对商店货架上单个产品的跟踪能力通常被认为是 RFID 技术最困难的任务——但这项任务可以为零售商带来丰厚的回报。
值得注意的是，RFID 智能货架系统可以节省劳动力成本，并通过确保货架始终有货来帮助增加销售额。如果系统监控库存水平，员工就不必这样做：当计算机感觉到库存即将不足时，它们可以自动提醒某人订购更多商品，或者可以直接向制造商下订单。这些系统还可以提供其他好处。由于库存标签是可编程的，因此其数据可以包括有关商品制造和销售地点的信息。与别在上面的磁性防盗标签一样，RFID 库存标签可以被检测到离开商店以防止盗窃（估计每年损失 500 亿美元）。
沃尔玛表示，它取消店内测试是为了释放资源，用于开发仓库中幕后的 RFID 功能，这将需要更少的标签和更少的计算能力。这可能是真的；然而，业内人士表示，消费者对 RFID 系统侵犯个人隐私的担忧也在该决定中发挥了重要作用。鉴于大约在同一时间，贝纳通在其店内库存系统的大规模测试受到消费者和媒体的批评后中止了测试，因此公众的强烈反对产生了影响并不令人惊讶。贝纳通的试验本意是检验 RFID 技术扫描许多不同颜色、尺寸和款式的贴有标签的服装整箱的能力，并捕获库存数据并上传到其跟踪系统，从而无需工人手工检查每件服装。
宝洁、佳能和国际纸业继续进行仓库和店内库存系统的其他测试。去年春天，德国零售连锁店麦德龙开设了一家“未来商店”，配备了 RFID 库存管理系统，该系统包括智能货架和配备 RFID 阅读器的秤，可以识别农产品类型。此外，扫描贴有标签的购物车以测量店内顾客流量，并自动发出信号以打开或关闭结账站。麦德龙试点项目是英特尔（我今天工作的地方）和德国软件开发商 SAP 以及包括惠普、思科系统和飞利浦在内的 30 多家公司合作完成的。
超越地平线 RFID 库存系统仍然远未达到韦瑟的愿景：它们无助于我们执行日常任务。实际上，遍布我们家中的计算机和芯片——在烤面包机、游戏机、娱乐系统和其他设备中——需要我们付出更多而不是更少的注意力。我们必须配置和控制数十个设备，在它们之间传输数据，并试图找出发生故障时出了什么问题。设置手表或操作电视等简单任务都需要说明书。显然，要使计算变得无形，我们不仅需要普适计算，还需要英特尔的戴维·L·滕内豪斯所说的“主动计算”——系统可以预测我们需要什么并在不强迫我们首先做大量工作的情况下提供它。
为了使主动计算大规模发挥作用，必须在整个环境中部署 RFID 阅读器网络。有远见的人设想了两种主要类型的主动 RFID 网络，这两种网络都包括一个交互式阅读器网络，该网络监控许多 RFID 标签并将它们收集的信息传递给远程计算机。
一种类型是由永久固定就位并通过电缆连接在一起的阅读器组成的。这些设备将为标签供电和读取标签——其中一些带有传感器——这些标签也永久固定就位。（如有必要，标签也可以由路过的移动阅读器读取。）
这种网络可以安装在桥梁上：标签将深埋在混凝土结构构件内部，焊接到钢梁之间的接头中，并放置在其他位置，在这些位置，它们的传感器可以测量结构各个部分的应力和变化。它们将收集和存储诸如在地震颤动期间结构构件已弯曲超过其安全极限之类的发现信息。阅读器将通过普通的交流电线或通过阅读器间网络电缆供电，并将硬连线到互联网连接，以便它们可以将数据发送到计算机，计算机将分析输入并做出响应。
第二种系统——称为自组织无线网络——并非所有阅读器和传感器标签都永久就位。相反，它由放置在需要位置的 RFID 阅读器组成，就像您选择一个位置插入灯一样。它们读取周围的标签：一些标签是固定的和静止的；一些有传感器，一些没有；一些是移动的，附着在通过网络的设备和人身上。如果阅读器靠近电源插座，则可以交流供电，或者可以电池供电。这些阅读器也称为网络节点，可以即时形成彼此之间的短距离无线连接：信息通过无线方式从一个节点跳到另一个节点（这就是为什么这些有时被称为多跳网络）在网络中移动，并流向具有互联网连接的网关节点。
您可以使用许多阅读器创建一个自组织网络，监控分布在数十平方英里范围内的数百个标签传感器。这样的网络可以提供数据来改进天气预报。如果传感器可以同时检测整个区域内多个位置的风速，计算机甚至可以在早期阶段感知龙卷风的形成，并比今天更快地发出警报。
办公楼中的自组织 RFID 网络可以执行许多任务。阅读器可以监控指示不同房间温度的传感器标签，以便中央计算机可以保持整个建筑物或单层楼层的恒定条件。其他阅读器将扫描员工的安全徽章并识别其笔记本电脑中的标签，以便工作人员可以访问集中存储的数据或与建筑物中其他地方的同事联系。传感器网络的各种设计正在由 Deborah Estrin 在加州大学洛杉矶分校嵌入式网络化传感中心、David E. Culler 在加州大学伯克利分校、Gaetano Borriello 在华盛顿大学、英特尔研究网络的实验室以及包括加利福尼亚州圣克拉拉市的 Crossbow、加利福尼亚州伯克利市的 Dust Inc. 和圣地亚哥的 Sensoria 在内的几家小型公司进行研究。
响应式环境 当 RFID 网络最终在任何地方就位，并且我们被标签和阅读器包围，为响应式计算机系统提供数据时，我们将达到韦瑟认为计算可以无形地融入日常任务的地步。在这种集成水平下，RFID 技术将支持我们最简单的活动。例如，RFID 增强型计算机产品可以相互“对话”并独立配置其连接。我的英特尔同事特雷弗·佩林一直在探索一种自动配置移动计算机和外围设备之间无线网络链接的方法。如果您购买了具有无线网络功能（例如蓝牙）和 RFID 标签的打印机，您只需打开设备包装并将其靠近您的计算机：计算机将读取打印机的 RFID 标签并自动连接到打印机，从而消除繁琐的配置对话框。
RFID 应用的范围非常广泛，甚至可以包括帮助患有阿尔茨海默病的人。同样在英特尔工作的埃里克·迪什曼正在开发一个旨在帮助记忆障碍患者保持独立性的系统。在一个原型系统中，制作一杯茶所需的所有物品都贴有标签。如果患者拿起至少两件物品——例如，一个糖罐和一个茶包——系统通过了解物品的 ID 和相对于彼此的位置来推断患者需要帮助。该系统还跟踪物体的使用顺序，以推断该人是否“卡住”，然后提供录音语音帮助。
在一个完全不同的领域，PSA 公司、和记黄埔有限公司和 P&O Ports——世界上最大的三家港口运营商——已经采取了可能是在开发基于 RFID 的反恐安全系统的早期步骤，该系统将为货物集装箱配备隐藏的传感器标签，旨在检测走私武器中的放射性或化学或生物制剂。目前，该系统只能检测集装箱在运输过程中是否被未经授权的人员打开。它可以扩展，以便在集装箱旅程的每个阶段，从其初始地点到地面运输、码头存储和运输船只，阅读器都会询问标签，以确定它是否检测到危险材料。标签的传感器将永久记录即使是非常短暂的暴露于这些物质的情况，并在下一个读取站标记事件。
最终，PDA（个人数字助理）可以被设计为 RFID 标签阅读器，以便我们可以从几乎放置在我们环境中的任何地方的标签获得主动帮助。从火车站的标签标志上，您的 PDA 可以检索一个 Web 地址，将您链接到基于互联网的时刻表。同样，房地产经纪人可以标记待售房屋的标志：驾车经过时，您可以简单地将 PDA 对准房地产经纪人的标志，然后从互联网下载有关该房产的照片和信息。
重要的技术挑战依然存在，因此可能需要数年甚至数十年，我们才能收获如此充分实现的 RFID 应用的好处。然而，随着 RFID 阅读器和标签网络开始出现在我们的环境中，我们将越来越清楚地看到这项技术如何扩展计算机（与互联网结合）感知和响应物理世界的能力。
韦瑟在他 1991 年在本杂志上发表的文章中写道：“在树林中散步时，我们指尖可获得的信息比任何计算机系统都多，但人们觉得在树木中散步是放松的，而计算机是令人沮丧的。适应人类环境的机器，而不是强迫人类进入机器环境的机器，将使使用计算机像在树林中散步一样令人耳目一新。” 明智地运用 RFID，有能力使计算成为日常生活中不引人注目、直观的一部分——确实，像在自然中散步一样令人耳目一新。
应对阴暗面 一个充满嵌入式 RFID 标签和阅读器的世界会带来哪些社会后果？随着 RFID 技术使跟踪我们的行动成为可能，并使我们的个人信息以前所未有的细节程度可用，我们的隐私是否会进一步受到侵蚀？在 RFID 系统变得普遍之前，必须回答这些和许多其他问题。
隐私倡导者主要担心的问题之一是，识别使用信用卡或借记卡购买的单个商品的 RFID 标签会将买家与卡或商店数据库中的特定商品联系起来。营销人员随后可以使用这些数据来准确跟踪特定人员购买的商品，细化到颜色、尺寸、款式和价格——比 UPC 条形码揭示的信息更多。电话和直邮推销员以类似但不太准确的数据为目标人群进行销售，而那些配备 RFID 衍生数据的人可能会以非常具体的销售方案瞄准消费者。
另一个担忧是 RFID 设备将产生商业交易的自动审计跟踪：在一个完全标记的世界中，我们将更容易被发现谎报我们如何度过时间或我们做了什么以及在哪里。这种能力可能对工作场所产生重大影响，法律系统可能会考虑使用标签阅读器保存的日志作为法庭证据。我们可能需要法律来规定谁可以访问数据日志以及用于什么目的。在欧洲，《数据保护法》已经限制了对此类计算机记录的访问，美国可能会颁布类似的立法。
我们还将不得不应对 RFID 系统不可避免地取代工人所带来的问题。对标签的反对很可能来自产业工人，随着工业采用能够执行目前依赖人力的任务的 RFID 工具，产业工人可能会失去大量工作岗位。2002 年西海岸码头工人因新技术威胁到未来工作岗位而发动的激烈罢工，可能预示了未来将要发生的关于 RFID 系统的冲突。
隐私倡导者抗议
公众对 RFID 应用侵犯消费者隐私的抵制始于 2003 年 3 月，当时飞利浦半导体宣布，它正在向服装制造商和零售商贝纳通运送 1500 万个 RFID 标签，以便在生产过程中 incorporated 到标签中。这些标签将与贝纳通商店货架和仓库中的 RFID 阅读器网络交互，以跟踪整个公司在全球 5000 个零售店的库存。
尽管飞利浦再三保证，贴有标签的服装无法在贝纳通商店外被跟踪，但一些行业专家表示，犯罪分子可以通过创建更灵敏的 RFID 阅读器来增加贝纳通标签的跟踪距离。隐私倡导者担心，标签可能会被贝纳通商店以外的 RFID 阅读器扫描，这将允许穿着这些衣服的人在不知情的情况下被监控，例如，被犯罪分子或政府监控。总部设在美国的隐私组织“消费者反对超市隐私侵犯和编号”呼吁全球抵制贝纳通，直到该公司放弃 RFID 跟踪技术。贝纳通迅速发表声明称，尽管它已经测试过 RFID 系统，但它并没有使用 RFID 库存跟踪，也没有将数百万个飞利浦标签插入其产品的确切计划。
类似的担忧——公司可能会在购买者的家中和街上监视消费者的产品——也浮出水面，关于沃尔玛和吉列计划进行的店内 RFID 库存系统测试。为了回应消费者的担忧，吉列宣布将其 RFID 标签嵌入包装而非产品中，以便购买者将标签与包装一起丢弃。但为计算出版物撰稿并赞成 RFID 实用价值的评论员德克兰·麦库拉格写道：“未来的窃贼可能会用 RFID 检测器搜寻小巷，寻找丢弃的包装上的 RFID 标签，这些标签表明附近有昂贵的电子设备……[T] 保持匿名的能力正在被削弱。”
避免这种可能性的一种方法是在消费品上的每个 RFID 标签中放置一个关闭开关，这将允许在购买后关闭标签。事实上，由信息技术公司资助并总部设在麻省理工学院的研究联盟 Auto-ID 中心发布了指南，指出零售商必须能够在结账柜台禁用 RFID 标签，并且包括 Alien Technology、Matrics 和 Philips 在内的制造商现在正在生产带有关闭开关的标签。
麦库拉格提出了在消费品上使用 RFID 标签的四个要求：当消费者购买的商品中存在 RFID 标签时，应通知消费者（这可以通过结账收据上的印刷通知来完成）。所有标签都应清晰可见且易于移除。标签应在结账柜台默认禁用。并且，在可能的情况下，RFID 标签应仅放置在产品的包装上，而不是嵌入产品中。