編者注：這篇文章最初發表於《大眾科學》2004年1月刊。
十三年前，已故的馬克·韋瑟（Mark Weiser），當時我在施樂帕克研究中心的同事，在《大眾科學》的一篇文章中概述了他大膽的“普適計算”願景：小型計算機將嵌入我們周圍的日常物品中，並利用無線連線，在無需主動操作的情況下響應我們的存在、願望和需求。這個由移動和固定裝置組成的網路將自動且無形地為我們做事，以至於我們只會注意到它們的效果。韋瑟將這種系統稱為“平靜技術”，因為它們將使我們更容易專注於工作和其他活動，而不是像今天的典型個人電腦那樣，要求我們與之互動和控制它們。
在一個配備了這種技術的家中，策略性地放置在臥室、浴室門框、樓梯間和冰箱中的閱讀器將檢測到縫在你的衣服上和嵌入食品包裝中的微晶片標籤中的識別資料，並將資料傳送到家用電腦，電腦將根據這些資訊採取行動。
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今天，基於射頻識別（RFID）技術的系統正在幫助韋瑟的願景更接近現實。這些系統由標籤（包含識別資料，有時還包含其他資訊的小型矽晶片）和自動接收和解碼資料的閱讀器組成。
響應式 RFID 家庭——以及會議室、辦公樓和汽車——仍然遙遠，但 RFID 技術已經在有限的範圍內使用。這些標籤通常像米粒一樣小，現在隱藏在身份證和腕帶、擋風玻璃上的收費標籤、汽油快速購買令牌和牲畜的電子耳標中，並且已經開始出現在汽車鑰匙鏈防盜裝置、玩具（孩之寶星球大戰人物）和其他產品中。它們還為公路賽跑者計時，去年墨西哥一家公司開始提供一項服務，將標籤植入兒童皮下，作為一種防綁架措施。
在短期內，RFID 標籤可能會出現在航空行李標籤中（英國航空公司已經進行了廣泛的試驗），並且最終可能會嵌入紙幣中，以抑制造假者並使政府能夠追蹤現金的流動。（日本日立公司最近宣佈，它已經開發出足夠小的標籤用於此應用。）與此同時，零售、安全、運輸、製造和航運業都在測試或開始實施複雜的 RFID 應用。
但 RFID 革命並非沒有缺點：該技術的發展引發了重要的社會問題，隨著 RFID 系統的普及，我們將被迫解決與隱私、法律和倫理相關的新問題。爭議已經爆發：2003 年年中，美國的兩大零售商——沃爾瑪和國際服裝製造商貝納通——取消了大規模店內 RFID 中心庫存控制系統的測試，顯然部分原因是公眾反應引發了透過嵌入消費品中的標籤對公民進行大規模監控的擔憂。
內幕故事
RFID 技術基於一個簡單的想法，即無源標籤（“無源”標籤，無需電池或維護）中的電子電路可以從遠處由廣播能量的閱讀器裝置間歇性地供電。這樣供電後，標籤與閱讀器交換資訊。標籤基本上由一個與矽晶片粘合的簡單天線組成，並封裝在玻璃或塑膠模組內。
標籤的執行方式因多種因素而異，尤其是它們工作的頻率。最初，RFID 標籤僅在 13.56 兆赫或更低的頻段工作。這種標籤仍然是最廣泛使用的標籤，通常需要離閱讀器不到一米遠，並且識別能力較差（閱讀器無法快速解釋成群聚集在一起的大量單個標籤）。
更復雜、更高頻率的標籤現在使閱讀器能夠快速識別許多聚集在一起的單個標籤，即使是隨意堆放的——儘管它們還不能完美地區分裝滿雜貨的購物車中的所有物品。（快速可靠地掃描裝滿雜亂、緊密間隔的 RFID 標籤物品的購物車是這項技術的主要目標。一旦完善，這種 RFID 掃描應該簡化庫存和結賬流程，併為零售商節省數百萬美元。）
更高頻率的標籤可能比其較低頻率的對應物從更遠的距離讀取，儘管到目前為止，它們的範圍僅擴充套件到幾米（主要是因為標籤電子裝置以從閱讀器訊號匯出的極低功率執行，改進的天線和廉價的高靈敏度接收器）。更新後的標籤還可以容納比早期型號多得多的資訊，這使製造商能夠合併超越簡單 ID 程式碼的有用資料。例如，標籤可以使用它們捕獲的能量為車載感測器供電。配備感測器的標籤，用於在車輛行駛時評估輪胎壓力和溫度，已經在某些汽車中使用，米其林、飛利浦半導體和寶馬正在為大眾市場開發原型。
RFID 現在
RFID 裝置開始取代磁條安全卡，用於解鎖門和授予進入安全區域的許可權——尤其是在具有特殊安全需求的設施中，例如軍事設施。然而，RFID 最明顯的用途可能是自動收費系統，該系統依賴收費站的閱讀器掃描附著在過往汽車擋風玻璃上的標籤。閱讀器記錄標籤的 ID，然後從預付帳戶中扣除金額。這些系統的設計目的是讓汽車理想地無需停止甚至減速太多即可快速透過收費站。
RFID 自動收費系統在紐約、新澤西、特拉華州和其他州被稱為 E-ZPass，在加利福尼亞州被稱為 FasTrak，在其他地方則有不同的名稱，已經運行了幾年。FasTrak 在舊金山海灣大橋和聖地亞哥附近的 15 號州際公路上已經非常成功，但東海岸的 E-ZPass 系統早期遇到了一些與行政和政治問題相關的初期問題，而不是技術本身。舊金山海灣大橋系統要求駕駛員在透過閱讀器時將速度降至每小時 25 英里，但這僅僅是出於安全原因，因為收費亭很窄。然而，15 號州際公路上的 FasTrak 系統以高速公路速度執行，並且還在用於監控交通。
RFID 系統也處於取代那些熟悉的通用產品程式碼（UPC）條形碼的早期階段，條形碼在非常短的距離內被光學讀取，以識別產品、跟蹤庫存並在商店半自動化結賬流程。與條形碼不同，RFID 標籤可以模製到產品的外殼中，並且可以使用加密和其他策略使其難以偽造。此外，一些 RFID 標籤允許閱讀器將新資料寫入其板載儲存器以供以後檢索。例如，閱讀器和標籤之間的每次交易都可以記錄訪問標籤的人員的時間、日期和身份。這種能力對於在附著在汽車上的標籤中建立審計跟蹤非常有用，以指示汽車的製造地點並記錄每次出售、其以前的所有者、其維修歷史和事故。
根據開始測試標籤和閱讀器系統的業務部門數量不斷增加，該領域的一些專家認為，RFID 將被廣泛使用，尤其是在零售業，到 2010 年。其他人則表示，這種廣泛的應用要到 2015 年左右或更晚才會發生，那時 RFID 標籤的成本會下降到足以使其在經濟上可行，可以用於標記廉價的消費品。
近期的未來 RFID 跟蹤技術正開始用於跟蹤商品從工廠到商店的運輸過程。它可能會在全面進入商店之前為這種應用全面建立，因為倉庫系統更容易開發，並且不太可能引發公眾擔憂，即消費品中的 RFID 標籤可能被用於在顧客離開商店後監控顧客。最近，沃爾瑪宣佈將要求其前 100 名供應商在其運往商店的紙箱和托盤上貼上高頻標籤。美國國防部也同樣呼籲其供應商到 2005 年採用高頻 RFID 庫存標籤。
但是，對於零售商而言，RFID 在商店本身中的潛在用途和不可避免的用途仍然非常誘人。取消的沃爾瑪店內測試，是與吉列合作計劃的，本意是評估配備內建閱讀器的基於 RFID 的“智慧貨架”監控數百萬個剃鬚刀和其他嵌入 RFID 標籤的吉列產品移動的能力。（原則上，分配給每個 RFID 標籤識別的 96 位程式碼將允許地球上的每個人擁有大約 50 千萬億個標籤。）保持對商店貨架上單個產品的跟蹤能力通常被認為是 RFID 技術最困難的任務——但這項任務可以為零售商帶來豐厚的回報。
值得注意的是，RFID 智慧貨架系統可以節省勞動力成本，並透過確保貨架始終有貨來幫助增加銷售額。如果系統監控庫存水平，員工就不必這樣做：當計算機感覺到庫存即將不足時，它們可以自動提醒某人訂購更多商品，或者可以直接向製造商下訂單。這些系統還可以提供其他好處。由於庫存標籤是可程式設計的，因此其資料可以包括有關商品製造和銷售地點的資訊。與別在上面的磁性防盜標籤一樣，RFID 庫存標籤可以被檢測到離開商店以防止盜竊（估計每年損失 500 億美元）。
沃爾瑪表示，它取消店內測試是為了釋放資源，用於開發倉庫中幕後的 RFID 功能，這將需要更少的標籤和更少的計算能力。這可能是真的；然而，業內人士表示，消費者對 RFID 系統侵犯個人隱私的擔憂也在該決定中發揮了重要作用。鑑於大約在同一時間，貝納通在其店內庫存系統的大規模測試受到消費者和媒體的批評後中止了測試，因此公眾的強烈反對產生了影響並不令人驚訝。貝納通的試驗本意是檢驗 RFID 技術掃描許多不同顏色、尺寸和款式的貼有標籤的服裝整箱的能力，並捕獲庫存資料並上傳到其跟蹤系統，從而無需工人手工檢查每件服裝。
寶潔、佳能和國際紙業繼續進行倉庫和店內庫存系統的其他測試。去年春天，德國零售連鎖店麥德龍開設了一家“未來商店”，配備了 RFID 庫存管理系統，該系統包括智慧貨架和配備 RFID 閱讀器的秤，可以識別農產品型別。此外，掃描貼有標籤的購物車以測量店內顧客流量，並自動發出訊號以開啟或關閉結賬站。麥德龍試點專案是英特爾（我今天工作的地方）和德國軟體開發商 SAP 以及包括惠普、思科系統和飛利浦在內的 30 多家公司合作完成的。
超越地平線 RFID 庫存系統仍然遠未達到韋瑟的願景：它們無助於我們執行日常任務。實際上，遍佈我們家中的計算機和晶片——在烤麵包機、遊戲機、娛樂系統和其他裝置中——需要我們付出更多而不是更少的注意力。我們必須配置和控制數十個裝置，在它們之間傳輸資料，並試圖找出發生故障時出了什麼問題。設定手錶或操作電視等簡單任務都需要說明書。顯然，要使計算變得無形，我們不僅需要普適計算，還需要英特爾的戴維·L·滕內豪斯所說的“主動計算”——系統可以預測我們需要什麼並在不強迫我們首先做大量工作的情況下提供它。
為了使主動計算大規模發揮作用，必須在整個環境中部署 RFID 閱讀器網路。有遠見的人設想了兩種主要型別的主動 RFID 網路，這兩種網路都包括一個互動式閱讀器網路，該網路監控許多 RFID 標籤並將它們收集的資訊傳遞給遠端計算機。
一種型別是由永久固定就位並透過電纜連線在一起的閱讀器組成的。這些裝置將為標籤供電和讀取標籤——其中一些帶有感測器——這些標籤也永久固定就位。（如有必要，標籤也可以由路過的移動閱讀器讀取。）
這種網路可以安裝在橋樑上：標籤將深埋在混凝土結構構件內部，焊接到鋼樑之間的接頭中，並放置在其他位置，在這些位置，它們的感測器可以測量結構各個部分的應力和變化。它們將收集和儲存諸如在地震顫動期間結構構件已彎曲超過其安全極限之類的發現資訊。閱讀器將透過普通的交流電線或透過閱讀器間網路電纜供電，並將硬連線到網際網路連線，以便它們可以將資料傳送到計算機，計算機將分析輸入並做出響應。
第二種系統——稱為自組織無線網路——並非所有閱讀器和感測器標籤都永久就位。相反，它由放置在需要位置的 RFID 閱讀器組成，就像您選擇一個位置插入燈一樣。它們讀取周圍的標籤：一些標籤是固定的和靜止的；一些有感測器，一些沒有；一些是移動的，附著在透過網路的裝置和人身上。如果閱讀器靠近電源插座，則可以交流供電，或者可以電池供電。這些閱讀器也稱為網路節點，可以即時形成彼此之間的短距離無線連線：資訊透過無線方式從一個節點跳到另一個節點（這就是為什麼這些有時被稱為多跳網路）在網路中移動，並流向具有網際網路連線的閘道器節點。
您可以使用許多閱讀器建立一個自組織網路，監控分佈在數十平方英里範圍內的數百個標籤感測器。這樣的網路可以提供資料來改進天氣預報。如果感測器可以同時檢測整個區域內多個位置的風速，計算機甚至可以在早期階段感知龍捲風的形成，並比今天更快地發出警報。
辦公樓中的自組織 RFID 網路可以執行許多工。閱讀器可以監控指示不同房間溫度的感測器標籤，以便中央計算機可以保持整個建築物或單層樓層的恆定條件。其他閱讀器將掃描員工的安全徽章並識別其筆記型電腦中的標籤，以便工作人員可以訪問集中儲存的資料或與建築物中其他地方的同事聯絡。感測器網路的各種設計正在由 Deborah Estrin 在加州大學洛杉磯分校嵌入式網路化感測中心、David E. Culler 在加州大學伯克利分校、Gaetano Borriello 在華盛頓大學、英特爾研究網路的實驗室以及包括加利福尼亞州聖克拉拉市的 Crossbow、加利福尼亞州伯克利市的 Dust Inc. 和聖地亞哥的 Sensoria 在內的幾家小型公司進行研究。
響應式環境 當 RFID 網路最終在任何地方就位，並且我們被標籤和閱讀器包圍，為響應式計算機系統提供資料時，我們將達到韋瑟認為計算可以無形地融入日常任務的地步。在這種整合水平下，RFID 技術將支援我們最簡單的活動。例如，RFID 增強型計算機產品可以相互“對話”並獨立配置其連線。我的英特爾同事特雷弗·佩林一直在探索一種自動配置移動計算機和外圍裝置之間無線網路連結的方法。如果您購買了具有無線網路功能（例如藍牙）和 RFID 標籤的印表機，您只需開啟裝置包裝並將其靠近您的計算機：計算機將讀取印表機的 RFID 標籤並自動連線到印表機，從而消除繁瑣的配置對話方塊。
RFID 應用的範圍非常廣泛，甚至可以包括幫助患有阿爾茨海默病的人。同樣在英特爾工作的埃裡克·迪什曼正在開發一個旨在幫助記憶障礙患者保持獨立性的系統。在一個原型系統中，製作一杯茶所需的所有物品都貼有標籤。如果患者拿起至少兩件物品——例如，一個糖罐和一個茶包——系統通過了解物品的 ID 和相對於彼此的位置來推斷患者需要幫助。該系統還跟蹤物體的使用順序，以推斷該人是否“卡住”，然後提供錄音語音幫助。
在一個完全不同的領域，PSA 公司、和記黃埔有限公司和 P&O Ports——世界上最大的三家港口運營商——已經採取了可能是在開發基於 RFID 的反恐安全系統的早期步驟，該系統將為貨物集裝箱配備隱藏的感測器標籤，旨在檢測走私武器中的放射性或化學或生物製劑。目前，該系統只能檢測集裝箱在運輸過程中是否被未經授權的人員開啟。它可以擴充套件，以便在集裝箱旅程的每個階段，從其初始地點到地面運輸、碼頭儲存和運輸船隻，閱讀器都會詢問標籤，以確定它是否檢測到危險材料。標籤的感測器將永久記錄即使是非常短暫的暴露於這些物質的情況，並在下一個讀取站標記事件。
最終，PDA（個人數字助理）可以被設計為 RFID 標籤閱讀器，以便我們可以從幾乎放置在我們環境中的任何地方的標籤獲得主動幫助。從火車站的標籤標誌上，您的 PDA 可以檢索一個 Web 地址，將您連結到基於網際網路的時刻表。同樣，房地產經紀人可以標記待售房屋的標誌：駕車經過時，您可以簡單地將 PDA 對準房地產經紀人的標誌，然後從網際網路下載有關該房產的照片和資訊。
重要的技術挑戰依然存在，因此可能需要數年甚至數十年，我們才能收穫如此充分實現的 RFID 應用的好處。然而，隨著 RFID 閱讀器和標籤網路開始出現在我們的環境中，我們將越來越清楚地看到這項技術如何擴充套件計算機（與網際網路結合）感知和響應物理世界的能力。
韋瑟在他 1991 年在本雜誌上發表的文章中寫道：“在樹林中散步時，我們指尖可獲得的資訊比任何計算機系統都多，但人們覺得在樹木中散步是放鬆的，而計算機是令人沮喪的。適應人類環境的機器，而不是強迫人類進入機器環境的機器，將使使用計算機像在樹林中散步一樣令人耳目一新。” 明智地運用 RFID，有能力使計算成為日常生活中不引人注目、直觀的一部分——確實，像在自然中散步一樣令人耳目一新。
應對陰暗面 一個充滿嵌入式 RFID 標籤和閱讀器的世界會帶來哪些社會後果？隨著 RFID 技術使跟蹤我們的行動成為可能，並使我們的個人資訊以前所未有的細節程度可用，我們的隱私是否會進一步受到侵蝕？在 RFID 系統變得普遍之前，必須回答這些和許多其他問題。
隱私倡導者主要擔心的問題之一是，識別使用信用卡或簽帳金融卡購買的單個商品的 RFID 標籤會將買家與卡或商店資料庫中的特定商品聯絡起來。營銷人員隨後可以使用這些資料來準確跟蹤特定人員購買的商品，細化到顏色、尺寸、款式和價格——比 UPC 條形碼揭示的資訊更多。電話和直郵推銷員以類似但不太準確的資料為目標人群進行銷售，而那些配備 RFID 衍生資料的人可能會以非常具體的銷售方案瞄準消費者。
另一個擔憂是 RFID 裝置將產生商業交易的自動審計跟蹤：在一個完全標記的世界中，我們將更容易被發現謊報我們如何度過時間或我們做了什麼以及在哪裡。這種能力可能對工作場所產生重大影響，法律系統可能會考慮使用標籤閱讀器儲存的日誌作為法庭證據。我們可能需要法律來規定誰可以訪問資料日誌以及用於什麼目的。在歐洲，《資料保護法》已經限制了對此類計算機記錄的訪問，美國可能會頒佈類似的立法。
我們還將不得不應對 RFID 系統不可避免地取代工人所帶來的問題。對標籤的反對很可能來自產業工人，隨著工業採用能夠執行目前依賴人力的任務的 RFID 工具，產業工人可能會失去大量工作崗位。2002 年西海岸碼頭工人因新技術威脅到未來工作崗位而發動的激烈罷工，可能預示了未來將要發生的關於 RFID 系統的衝突。
隱私倡導者抗議
公眾對 RFID 應用侵犯消費者隱私的抵制始於 2003 年 3 月，當時飛利浦半導體宣佈，它正在向服裝製造商和零售商貝納通運送 1500 萬個 RFID 標籤，以便在生產過程中 incorporated 到標籤中。這些標籤將與貝納通商店貨架和倉庫中的 RFID 閱讀器網路互動，以跟蹤整個公司在全球 5000 個零售店的庫存。
儘管飛利浦再三保證，貼有標籤的服裝無法在貝納通商店外被跟蹤，但一些行業專家表示，犯罪分子可以透過建立更靈敏的 RFID 閱讀器來增加貝納通標籤的跟蹤距離。隱私倡導者擔心，標籤可能會被貝納通商店以外的 RFID 閱讀器掃描，這將允許穿著這些衣服的人在不知情的情況下被監控，例如，被犯罪分子或政府監控。總部設在美國的隱私組織“消費者反對超市隱私侵犯和編號”呼籲全球抵制貝納通，直到該公司放棄 RFID 跟蹤技術。貝納通迅速發表宣告稱，儘管它已經測試過 RFID 系統，但它並沒有使用 RFID 庫存跟蹤，也沒有將數百萬個飛利浦標籤插入其產品的確切計劃。
類似的擔憂——公司可能會在購買者的家中和街上監視消費者的產品——也浮出水面，關於沃爾瑪和吉列計劃進行的店內 RFID 庫存系統測試。為了回應消費者的擔憂，吉列宣佈將其 RFID 標籤嵌入包裝而非產品中，以便購買者將標籤與包裝一起丟棄。但為計算出版物撰稿並贊成 RFID 實用價值的評論員德克蘭·麥庫拉格寫道：“未來的竊賊可能會用 RFID 檢測器搜尋小巷，尋找丟棄的包裝上的 RFID 標籤，這些標籤表明附近有昂貴的電子裝置……[T] 保持匿名的能力正在被削弱。”
避免這種可能性的一種方法是在消費品上的每個 RFID 標籤中放置一個關閉開關，這將允許在購買後關閉標籤。事實上，由資訊科技公司資助並總部設在麻省理工學院的研究聯盟 Auto-ID 中心釋出了指南，指出零售商必須能夠在結賬櫃檯停用 RFID 標籤，並且包括 Alien Technology、Matrics 和 Philips 在內的製造商現在正在生產帶有關閉開關的標籤。
麥庫拉格提出了在消費品上使用 RFID 標籤的四個要求：當消費者購買的商品中存在 RFID 標籤時，應通知消費者（這可以透過結賬收據上的印刷通知來完成）。所有標籤都應清晰可見且易於移除。標籤應在結賬櫃檯預設停用。並且，在可能的情況下，RFID 標籤應僅放置在產品的包裝上，而不是嵌入產品中。