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無處不在的未來互聯網

無處不在的未來互聯網

作者:趙洋
如果容斷網路協議被太空數據系統協商委員會標準化,那麼它們就可以被所有的航天國家所採用,這對航天器的國際合作將會有實質性推進作用。該協議還可以使我們在未來用幾十年的時間共同搭建一個行星際主網,支持跨越多個行星的無人太空飛行和載人太空飛行。
當某個互聯網應用的用戶達到幾十億量級時,當個體智慧群集為集體智慧時,《終結者》中的「天網」、《真名實姓》中的超級「大巫」會出現嗎?某些互聯網公司現在已經「統治」了網民的信息來源,未來它們會不會以某種方式統治世界?伴隨著生物識別技術的進步,指紋、虹膜、面容甚至姿態都會成為網路識別個體、向用戶推送信息的觸發信號。當網路無處不在、無孔不入時,也許會有越來越多的人寧可放棄網路帶來的便利、機會、娛樂、經濟性等優勢,也要選擇主動棄網,以擺脫這種控制。
但是,在一些科技工作者眼裡,Wi-Fi氣球可能還不夠「高大上」。不久前美國一家公司宣布計劃,將在2015年6月前向近地軌道發射150顆迷你衛星,這些衛星會持續釋放無線網路信號,覆蓋世界各地,使得任何電子終端都能通過這個衛星網連接上無線網路。該公司還稱,此項目或將提供免費服務。這家公司正在尋求美國宇航局的幫助,以期在國際空間站進行信號發射測試,後期還需要美國宇航局幫忙把數百顆迷你衛星送入指定軌道。按照設想,進入預定軌道后的衛星能夠接收來自地面基站發射的網路數據,衛星需要對這些數據進行解析,並轉換成無線網路釋放發射到地球上。
從技術層面來說,通過衛星向地面站持續發射無線網路信號覆蓋世界各地,在技術原理上是可行的。這一原理已經被現有許多區域網所採納,比如海事衛星電話就利用了這項技術。但受到傳輸距離等自然原因的限制,衛星上網依然無法大規模提供服務。一旦面向全民免費開放,很可能會造成網路癱瘓。而且這個Wi-Fi網路是單向輸出模式,和目前常見的Wi-Fi網路是有明顯區別的。它只能向網民傳輸新聞、教育課程、電影、音樂,而網民並不能通過衛星上傳信息,社交媒體和網游是玩不成的。不過,即便它無法真正「上網」,它對消除教育資源的不平等還是有著巨大的意義。目前可汗學院、維基百科等知識共享平台都宣布了對這個項目的支持。

星際互聯網

目前,谷歌Wi-Fi氣球項目正在紐西蘭進行試驗。該計劃將釋放數千個飄浮於兩萬米高空(幾乎是民航客機飛行高度https://read.99csw.com的兩倍)的太陽能高壓氣球,它們每個都可以充當下方40平方公里範圍內的無線基站。在所覆蓋的範圍內,人們只要使用谷歌提供的天線,就能通過升級版的Wi-Fi進行上網,上網速度類似於目前的3G網路。

愛迪生會夢見互聯網嗎?

美國宇航局主管太空通信與導航的副局長表示,也許未來某一天,這次測試的實驗型「容斷網路」能夠實現人類在火星軌道的航天器上或在地球上操控火星探測機器人的願望。
二十年裡,我們經歷了撥號上網到ADSL寬頻上網、再到光纖入戶、手機上網的變遷;上網的內容也從上BBS、看新聞、聊天,發展到微博、微信等社交媒體。隨著時間的推進,我們越來越離不開互聯網,但是,網路並非無處不在。不過,現在已經有人開始規劃未來的互聯網格局,它的特徵就是:無處不在。
國際空間站上的宇航員之所以能夠以個人名義訪問互聯網,是因為美國宇航局啟用了「機組人員支持區域網」。該系統依託空間站與地面之間現存的通信系統,為宇航員提供直接的私人通信,以提高他們的生活質量,幫助他們消除在封閉生活環境中的孤獨感。國際空間站距地面只有400公里,還不會感到明顯的網路延遲,對於更遠的太空任務而言,常規的互聯網就不靈了。

無處藏身

太空之旅太枯燥怎麼辦?上網轉轉或許能得到緩解。2010年1月,國際空間站上的飛行工程師克里默發出了有史以來第一條來自太空的互聯網信息:「我們正在國際空間站實時更新『推特』(類似微博的社交媒體),這在太空尚屬首次。」在此之前,宇航員們更新推特時,要通過電子郵件將內容傳遞給地面控制中心,由工作人員代為發到宇航員的推特賬戶上。
1962年,互聯網技術先驅利克里德曾這樣憧憬未來:「未來世界的人,應該像銀河系裡的星星一樣璀璨,這些星星由計算機互聯網聯通,使大家能夠自由地和世界上任何一個角落、任何一個人溝通,來討論問題,共享知識、信息。」隨著網路技術的進步,利克里德的樂觀設想正在成為現實。同樣正在變成現實的,是資訊理論之父香農在《通信的數學原理》中的預言:「我可以預見到,終有一天,我們和機器人的關係要像現在狗和我們的關係一樣。」只是,不知道對於已經習慣了身臨其境和當面交流的我們來說,那是一個屬於人類的烏托邦還是敵托邦。
2013年北京高考作文是一篇材料作文:https://read.99csw.com「假如愛迪生來21世紀生活一個星期,最讓他感到新奇的會是什麼?」出題者認為,愛迪生面對手機將詫異莫名。其實,手機不過是愛迪生時代一系列發明功能的集成——電話、電影放映機、留聲機……如果愛迪生穿越到21世紀,他更可能對互聯網感到驚奇。畢竟這是這個時代最具變革性的技術之一。
但要實現「無處不在」的監控絕非易事,因為海量的監控設備需要海量的監控者。誰來監控這些看「電幕」的人?當然,可以使用自動運行的監控軟體進行監控,但軟體的程序是預先設定的,如果被監控者的行為超出範圍和預期,監控軟體就失靈了,這一點在科幻片《黑客帝國》中就有所反映:作為「救世主」的尼奧,總能在僵化的監控程序包圍下突出重圍。當然,如果有一個足夠強大的力量將上述技術推向更高層次並在全社會推廣,《一九八四》的全面監控時代就會到來。那時,也許只有做夢才是安全的,前提是不說夢話。
2012年11月,美國宇航局與歐洲太空局測試了一個「行星際」互聯網通道,可能未來某一天能實現從軌道控制行星表面的設備。實驗的一部分是,國際空間站乘員利用一台筆記本電腦,操控了一個位於德國的太空運行中心的小型「樂高」機器人。此次演示,驗證了利用新通信基礎設施從軌道航天器向地面機器人發送指令、並接收從機器人發回圖像和數據的可行性。
在提供互聯網連接時,崎嶇的地形、自然的阻隔,如叢林、島嶼和山丘等,都提高了鋪設網路的成本。傳統的做法是通過信號塔、海底光纜等方式提供網路連接。但以創新著稱的谷歌工程師們另闢蹊徑,他們打算圍繞地球建設一個「氣球環」,用氣球把Wi-Fi信號發射器帶上天。這些氣球將順著平流層氣流飛行,為氣球下方的人們提供無線網路連接服務。風使得這些氣球成了名副其實的「移動」網路基站。氣球受制於風向,如果要使氣球固定在某個位置上空,就必須有外力來抗衡風力。當年航空巨頭洛克希德·馬丁公司曾嘗試使用太陽能飛艇來實現這一目標,但是失敗了。
監控的過程如果有人參與,不可避免地會產生影片《竊聽風暴》那樣的紕漏——監控者同情被監控者。因此,只有冷冰冰的機器和嚴格按程序辦事的計算機才是實施極權的最佳工具。因為計算機的工作原理就是建立在控制論的基礎上,用它們進行控制最合適不過。現在的汽車違章拍攝和網路有害關鍵詞過濾都是使用軟體自動完成的,違規的人會收到交通處罰單或read.99csw•com來自網路的警告。這是對社會有利的善意控制。
在我們暢遊網路時,不要忘記,全球仍有三分之二的人無法獲得高速、廉價的互聯網接入服務。
1973年,有「互聯網之父」之稱的溫頓·瑟夫博士和同伴鮑勃·卡恩聯合發明了互聯網基礎協議「TCP/IP」,奠定了互聯網技術的基礎。這一成就使瑟夫博士被人們尊稱為「互聯網之父」。為解決TCP/IP協議只在地球上有效的問題,瑟夫博士已擔任噴氣推進實驗室的訪問學者,在那裡從事星際互聯網的設計。
早在十幾年以前,瑟夫博士就開始開發一種能夠在長時間延遲的情況下運行的軟體協議。這種被稱作「容斷網路」的軟體已經在國際空間站以及美國航天器上應用。在容斷網路中,數據通過「跳到跳」傳輸。在等待下一個鏈接接通時,聚束層數據包得到緩存,待鏈接接通后,轉到下一個節點。容斷網路首次成功的試驗是在2008年11月進行的,當時地面專家向「深度撞擊」太空探測器傳輸了約12張圖像,探測器當時距地3200萬公里。
未來,同時會有數千個谷歌氣球飄浮在地球上空。通過設定指定的回收點,每天將有多個運營中心回收併發送數十個替換的氣球。到那時,無論山村還是偏遠地區,通過手機接入互聯網將不再是難題。

把Wi-Fi「放上天」

瑟夫博士說:「最近我們做了全新的編程,能夠把探測器當中的信息發送到飛行器上,然後再發回地球上的實驗室。我和同事希望在星際實現類似互聯網協議的東西,把互聯網送到整個太陽系當中。」
由此回到本文開頭那個「21世紀初什麼技術會使愛迪生驚奇」的話題。手機只是上網終端之一,現在以智能眼鏡為代表的可穿戴式設備大有取代手機之勢,也就是說,上網終端不一定非得拿在「手」里。甚至有人認為電報員出身的愛迪生可能不會對互聯網的概念感到陌生。1998年,《經濟學人》雜誌的科技編輯湯姆·斯坦迪奇出了一本叫做《維多利亞時代的互聯網》的書,介紹了維多利亞時代的電報讓人們第一次在歷史上自由跨越地域鴻溝,實現即時通訊。19世紀中期出現的電纜、電線杆、電線和電磁石的結合就是最初的中樞商業網路。這個大變革,給人類生活、政治、商業,都造成了奠基性的巨大影響。甚至電報員會利用空閑線路「聊天」。1849年,一對分別身處波士頓和紐約的新人,曾通過報務員傳遞結婚誓詞和話語,堪稱首次「網路婚禮」。今天互聯網的出現,某種意義上,只是升級版的電報九九藏書系統罷了。但那時的電報用戶相對總人口來說是區區小眾,網路應用和網路文化均難以與現在相比。
不過,目前互聯網使用的TCP/IP協議在太空環境中存在很大問題,因為信號在星際間傳輸會出現中斷。為太空環境制定的互聯網標準,要能容忍長時間的延遲和中斷。
美國互聯網調查機構「皮尤互聯網與美國生活項目」曾經完成一份名為《互聯網II之未來》的調查報告,該機構訪問了742名從事互聯網工作的計算機專家。結果是,只有半數的專家相信互聯網的發展會帶來正面影響,46%的專家對網路大規模發展深感不安,擔心人類將受控于自己創造的技術。未來研究所的鮑勃·薩弗甚至預言,2020年之後,我們的機器將擁有智能,並迅速進化,最終將人類變成它們的寵物。這一切,都不是愛迪生能夠預見到的了。
目前,人類正在為登陸火星做準備。地球和火星之間的距離約為8000萬公里,從地球向火星傳輸信息會有長達4分鐘的延遲,一來一回就是8分鐘。隨著火星的自轉,當火星探測器轉到另外一邊,有一段時間地球和探測器聯繫的信號將會中斷,要等探測器轉回朝向地球的一面才能收到信號。因此,星際互聯網的協議既要容忍延遲,也要容忍中斷。無論是現在的太空探測器,還是未來的火星探測者或小行星採礦者,如果要確保他們能順暢地訪問地球上的互聯網,交換數據,與親友互動,進行娛樂,搜尋信息。建立太陽系內的行星際互聯網通信系統是非常必要的。
據統計,截至2013年,中國大陸網民規模已達6.18億,接近全國總人口的一半。2012年,我國手機網民數量是4.2億,數量超過通過電腦上網的網民。這一切都發生在短短二十年間。1994年4月20日,中國「NCFC工程」通過美國Sprint公司連入Internet的64K國際專線開通,實現了與Internet的全功能連接。從此,中國被國際上正式承認為真正擁有全功能Internet的國家。
為了能夠控制氣球的飛行路線,需要藉助風力和太陽能的合力。來自太陽能電池的能量可以控制氣球的上升或下降,由於不同的高度有不同的氣流,氣球就可以飛往地面控制人員希望它們前往的方向了。當然,為了管理這群龐大的氣球Wi-Fi熱點,使用戶在需要的時刻能使用其中的氣球,就需要分析海量的風向數據,依靠氣象學知識、卓越的模擬技術和大數據資源從中找出規律。這需要後台通過複雜的演算法和大量計算資源來解決,而大數據和雲計算恰read•99csw•com好是谷歌的強項。
氣球的材質是聚乙烯薄膜,充氣完成後,高12米,寬15米。它們最多可在空中停留40多天,如果風力風向合適,甚至能夠環球飛行。如果擔心氣球隨風飄走,導致出現網路盲區,不要緊,在該地區放飛一組氣球就好了。
而谷歌工程師們通過「頭腦風暴」想出了一個解決方案:放棄採用超大尺寸氣球——它們需要太多能量來抗衡風力——轉而選擇體積小且價錢相對便宜的氣象氣球。氣球上的電子設備是由太陽能面板供電的,僅需4個小時就可以完成充電,生成100瓦的電力,不但足夠保證儀器運轉,還可以充電用於夜間使用。氣球上有一個裝載電子設備的設備艙,包括控制系統的電路板、電池,還有無線電天線,以用於與其他氣球通信以及與地面網路天線通信。天線配備了特製的無線電射頻技術,使用的是2.4GHz與5.8GHz的波段。每隻氣球可以為40公里直徑的地面地區提供網路連接,網速可以達到3G網路的水平。用戶在房屋上安裝一個特殊的網路天線,就可以接入氣球提供的網路服務。網路信號會在氣球之間接力傳遞,然後接入地面的全球互聯網服務。
「電幕」是電影《一九八四》中無處不在的設備。它具有播放和遠程監控功能,當權者用它來監視個人,防止反叛的發生。當下,我們生活中的監控技術和電幕相比有過之而無不及,比如,人臉識別系統可以自動過濾識別監控攝像頭拍攝的容貌,並與資料庫中的照片比對;手機中的網路定位功能會暴露用戶在哪個移動基站附近;網路上的監控軟體可以察覺網民的一舉一動,關鍵詞過濾更不在話下。《一九八四》中,男主人公溫斯頓曾說過這樣一句話:「一個背影都可能將你出賣。」在「微表情」技術出現的今天,這早已不是難事——只要把與特定情緒對應的表情和身體語言輸入資料庫,監控軟體就能自動識別被監控者的心理活動。
丹·布朗在《數字城堡》中設想的政府通過互聯網監控公眾隱私的可恥行為在斯諾登的爆料下已成為現實。斯皮爾伯格在2002年的科幻片《少數派報告》中所呈現的畫面也顯得過時:未來世界每個人的虹膜資料全部儲存在電腦里,保證所有人的位置會不斷傳輸到政府的電腦中樞,小到地鐵、商場,大至國家安全機構,人們只需對著虹膜掃描儀眨眨眼睛,瞬間便能確認身份。以目前的技術發展速度看,用不著等到《少數派報告》故事發生的2054年,紙幣、公交卡、銀行卡和隱私就都會集成在我們的眼眸中,因為早在2014年,上述物件就已集成在智能手機里了。