疯 狂 的 下 一 代 微 型 电 脑 已 经 在 路 上

过 去 在 研 究 报 告 以 及 科 幻 小 说 中 被 预 言 的 “ 智 能 微 尘 ” 已 经 变 成 了 现 实 。 请 不 要 拿 它 不 当 回 事 。 本 文 由 Medium 授 权 《 好 奇 心 日 报 》 发 布 。 Prabal Dutta 不 小 心 把 电 脑 掉 地 上 了 ， 但 是 却 没 有 打 烂 什 么 东 西 。 没 有 撞 击 声 ， 你 听 到 的 唯 一 声 音 可 能 是 一 句 长 长 的 叹 息 。 原 因 是 这 些 电 脑 只 有 一 立 方 毫 米 大 小 ， 一 旦 落 到 地 上 ， 它 们 就 不 见 了 。“ 我 刚 刚 把 它 们 弄 丢 了 ，”Dutta 说 ，“ 这 比 丢 了 珠 宝 还 严 重 。” 为 了 将 问 题 讲 清 楚 ， 在 密 歇 根 大 学 担 任 电 气 工 程 助 理 教 授 的 Dutta 通 过 电 子 邮 件 ， 将 50 个 这 些 电 脑 的 图 片 发 给 我 看 。 它 们 总 共 勉 强 占 据 了 一 只 顶 针 圆 孔 面 积 的 一 半 。 顶 针 里 面 的 东 西 是 十 年 来 微 机 电 系 统 （MEMS， 也 就 是 极 其 微 小 的 电 脑 技 术 ） 的 研 究 成 果 。MEMS 又 叫 做 “ 智 能 微 尘 ”， 而 Dutta 研 制 出 来 的 是 人 类 已 知 最 小 的 智 能 微 尘 。Dutta 是 密 歇 根 大 学 Michigan Micro Mote（ 又 被 叫 做 M3） 项 目 的 成 员 ， M3  很 快 就 会 公 布 “ 这 种 微 尘 ”（ Dutta 正 是 这 么 称 呼 它 们 的 ） 的 设 计 蓝 图 。 一 旦 这 些 微 尘 获 得 了 大 学 的 许 可 （Dutta 说 可 能 随 时 都 会 通 过 许 可 ），M3 就 会 在 他 们 的 mbus.io 网 站 上 公 布 他 们 的 设 计 蓝 图 ， 这 样 一 来 ， 那 些 手 指 灵 活 的 研 究 者 、 黑 客 和 喜 欢 新 奇 玩 意 的 人 就 都 可 以 开 始 着 手 制 造 它 了 。 经 过 几 年 的 反 复 实 验 ， 长 久 以 来 一 直 是 科 学 家 口 中 的 预 言 的 智 能 微 尘 ， 终 于 出 现 在 了 我 们 面 前 。 为 了 充 分 测 试 这 些 微 尘 在 现 实 世 界 中 的 极 限 ，M3 团 队 决 定 给 对 微 尘 的 总 体 结 构 进 行 规 定 ， 但 会 将 最 后 一 些 零 部 件 （ 例 如 相 机 和 太 阳 能 电 池 ） 委 托 给 MEMS 爱 好 者 。“ 他 们 可 以 利 用 它 制 造 出 一 些 疯 狂 的 东 西 ，”Dutta 说 。 到 底 能 做 出 来 什 么 呢 ？ 很 显 然 ， 可 以 用 于 军 事 方 面 ， 例 如 监 视 敌 人 ， 但 是 这 些 小 小 的 电 脑 微 尘 真 的 太 小 ， 小 到 能 够 进 入 你 的 脑 袋 ， 可 以 在 肿 瘤 大 到 无 法 手 术 之 前 将 它 检 测 出 来 ， 或 者 被 用 来 评 估 脑 部 受 伤 之 后 的 脑 损 伤 程 度 。 更 宽 泛 地 说 ， 人 们 可 以 将 智 能 微 尘 放 置 到 沙 尘 暴 或 者 山 火 之 中 ， 让 它 汇 报 里 面 的 真 实 情 况 。 科 学 家 还 可 以 利 用 它 来 检 测 煤 矿 深 处 或 者 是 火 星 上 有 毒 气 体 的 浓 度 。 Dutta 自 己 的 目 标 则 毫 无 疑 问 更 加 实 际 。 对 他 而 言 ， 真 正 的 回 报 也 许 就 意 味 着 利 用 智 能 微 尘 来 测 量 每 天 的 数 据 ， 以 此 来 解 决 至 关 重 要 的 可 持 续 发 展 问 题 。Dutta 认 为 ，M3 的 智 能 微 尘 和 它 的 近 亲 有 能 力 确 定 每 个 家 庭 真 正 的 能 源 成 本 ： 比 如 它 们 能 够 具 体 确 定 你 家 花 洒 的 出 水 量 。 换 句 话 说 ， 这 些 微 尘 具 有 一 种 揭 示 我 们 所 消 耗 的 真 正 能 源 消 耗 成 本 的 能 力 ， 而 且 ， 当 加 利 福 尼 亚 面 临 史 上 最 严 重 的 旱 灾 时 ， 智 能 微 尘 也 许 可 以 让 我 们 拯 救 自 己 。 自 从 伯 克 利 大 学 的 Kristofer Pister 教 授 在 1997 年 创 造 出 “ 智 能 微 尘 ” 这 个 词 之 后 ， 这 场 制 造 世 界 上 最 小 电 脑 的 竞 赛 就 开 始 了 ， 那 时 的 苹 果 电 脑 还 和 大 只 的 叭 儿 狗 那 么 大 ， 而 智 能 微 尘 还 只 是 科 幻 小 说 的 狂 热 爱 好 者 脑 子 里 想 象 出 来 的 东 西 。Pister 设 想 ， 未 来 的 地 球 将 被 针 头 大 小 的 电 脑 所 覆 盖 ， 就 像 一 片 神 经 网 络 一 样 ， 不 停 地 传 输 人 和 环 境 的 实 时 数 据 。 每 一 个 “ 微 尘 ” 颗 粒 的 作 用 都 和 一 部 自 主 运 行 的 电 脑 一 样 ： 一 小 束 能 源 、 传 感 器 、 计 算 和 通 讯 芯 片 ， 能 够 整 合 和 传 输 周 围 环 境 的 信 息 ， 执 行 基 本 的 数 据 处 理 任 务 和 互 相 沟 通 ， 同 时 几 乎 不 用 耗 费 能 源 。 而 且 每 台 电 脑 的 大 小 不 会 超 过 一 立 方 毫 米 。 但 是 Pister 的 智 能 微 尘 世 界 永 远 也 不 会 到 来 。2003 年 早 期 ，Pister 离 开 学 术 界 并 创 立 了 一 家 名 叫 Dust Networks 的 公 司 ， 就 这 样 ，Pister 偏 离 了 原 来 的 轨 道 ， 忙 于 经 营 一 家 公 司 ， 而 不 再 是 将 全 副 精 力 用 于 研 究 微 型 电 脑 上 。 目 前 他 公 司 生 产 的 最 小 的 智 能 微 尘 的 大 小 和 一 块 方 糖 差 不 多 ： 这 种 设 备 用 在 疾 病 的 诊 断 上 则 很 好 ， 但 是 在 探 索 大 脑 或 者 其 他 别 的 什 么 部 位 时 则 不 太 好 用 ， 因 为 那 些 地 方 需 要 某 种 细 微 和 无 阻 碍 的 设 备 —— 这 些 基 本 特 质 与 大 肆 宣 传 的 物 联 网 （Internet of Things） 的 联 系 非 常 紧 密 。“ 也 许 我 最 重 要 的 贡 献 ， 就 是 想 出 了 一 个 朗 朗 上 口 的 名 字 。”Pister 笑 着 说 ， 尽 管 他 很 快 又 加 上 一 句 ， 说 Dust Networks 的 运 营 相 当 成 功 。 他 还 说 ：“ 我 们 基 本 上 已 经 渗 透 进 世 界 上 的 每 一 家 炼 油 厂 ， 而 且 从 沙 特 阿 拉 伯 到 北 极 圈 的 工 业 应 用 中 ， 都 有 我 们 产 品 的 影 子 。” MEMS 的 历 史 可 以 追 溯 到 半 个 世 纪 以 前 的 越 南 战 争 时 期 。1967 年 ， 一 次 名 为 Igloo White 的 军 事 行 动 向 胡 志 明 小 道 （Ho Chi Minh Trail） 上 空 投 了 成 千 上 万 个 伪 装 成 植 物 的 传 感 器 ， 目 的 是 为 了 监 视 车 辆 的 运 行 ， 以 此 来 获 取 敌 方 活 动 的 信 息 。 这 次 行 动 最 后 以 失 败 告 终 ， 因 为 误 报 的 次 数 实 在 太 多 。 但 美 国 国 防 部 高 级 研 究 计 划 局 （DARPA） 仍 然 在 1980 年 左 右 开 始 为 类 似 传 感 器 网 络 的 铺 设 提 供 资 助 。 到 了 1999 年 七 月 ，Pister 开 发 出 一 种 带 有 发 射 功 能 、 体 积 为 100 立 方 厘 米 的 智 能 微 尘 。 作 为 Pister 的 同 事 ，Jason Hill 在 2001 年 发 明 了 可 以 与 Pister 的 新 一 轮 智 能 微 尘 兼 容 的 TinyOS 操 作 系 统 ， 并 将 它 们 与 一 种 叫 做 “Mica” 的 智 能 微 尘 的 硬 件 组 合 起 来 。Hill 还 在 2002 年 开 发 出 一 种 叫 做 “Spec” 的 智 能 微 尘 ， 大 小 只 有 2.5 毫 米 见 方 ， 配 有 无 线 电 传 输 设 备 ， 能 够 传 输 信 息 ， 但 是 却 无 法 接 收 信 号 。 不 久 ， 同 样 由 伯 克 利 大 学 设 计 的 Mica2 Motes 面 世 了 ， 只 有 火 柴 盒 大 小 。 大 约 在 这 个 时 候 ，Dutta 误 打 误 撞 第 一 次 进 入 了 MEMS 的 技 术 领 域 。 这 名 俄 亥 俄 州 立 大 学 的 毕 业 生 正 在 他 的 母 校 闲 逛 ， 忽 然 他 看 到 一 群 学 生 在 实 验 室 里 鼓 捣 电 路 板 。 在 Dutta 看 来 ， 这 些 放 在 桌 子 上 的 微 尘 就 像 是 一 场 视 觉 盛 宴 。 因 此 Dutta 决 定 追 随 他 电 气 工 程 的 导 师 ， 全 心 投 入 进 了 MEMS 的 研 究 。 到 了 2010 年 ，Dutta 来 到 密 歇 根 大 学 ， 在 那 里 ， 他 的 同 事 David Blaauw 和 Dennis Sylvester 已 经 发 明 出 了 一 种 叫 做 Phoenix Chip、 只 有 1.5 立 方 毫 米 的 神 奇 玩 意 。 这 种 靠 太 阳 能 驱 动 的 传 感 器 系 统 可 以 用 来 测 量 青 光 眼 患 者 的 眼 内 压 。Dutta 深 感 震 撼 。 但 是 他 想 朝 着 检 测 环 境 中 的 各 种 数 据 这 个 方