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RFID应用现状详解

我爱方案网| RFID| 2011-03-02
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    *RFID技术简介
    *RFID应用现状详解

1、介绍


已故的马克 魏瑟在10多年前就勾画出了一幅这样的世界图景,在这个世界中,技术融入了人们的日常生活,以至于不为人们所觉察。他认为,大多数重大的技术将会隐形,他是无处不在计算时代的报春使者。 

现在市场上已经有了一些无处不在信息与通信技术的例子,移动电话就是其中之一,它出现的较早,但十分重要。今天的技术正在融入我们的生活之中,变成我们 生活的一个组成部分,不再是人们所使用的一种工具。在今天的世界中,人们把电子邮件和短信服务已经看作是理所当然的事。在过去30年中,微处理芯片的功能 每18个月就会翻一番。具有计算功能的器件,体积越来越小,速度越来越快,分布越来越广,通信工具越来越个性化,越来越不可或缺(例如移动电话和个人数字 助理)。这一发展趋势还在继续。

但是,要使信息与通信真正无障碍地融入我们周边的环境,就要把计算模式的转移同按指数规律增长的网络器件结合在一起。模式转移意味着智能计算机将像写字一样普遍。现在人类已经能通过个人电脑和手持式设备比以往更经常地在办公室和家里接入网络了。

但如果不仅是人,而且所有的物品都能连接在一起,可以实实在在的接触到,那么又会是怎样一个情景呢?这不是科幻小说,这样的时代正在迅速地走进我们,那 时,所有的消费品(从汽车到牙刷)将能用微小的射频发射器或嵌入式超级连接的标签跟踪。这些标签最终将改变产品输送,销售和采购的方式,可能最后还会跟踪 到人并了解他们的通信方式。这是今天技术专家,服务供应商,未来学家和经济学家描绘的一幅技术无处不在的图景。凭借任何时间和任何地点都存在的信息与通信 技术,开发者将会增强所有人和所有物品的空间和时间接入能力。无处不在的ICT果然能使ICT技术在任何时间,任何地点用于任何人和任何物体吗?

这一未来图景的实现目前还受限于原始数据的采集能力,包括物品(或人)位置的数据和其状态变化的数据。射频身份识别(RFID)恰恰给人们提供了这样的 能力。RFID是所谓物品因特网的核心,是无处不在网络社会的关键推动要素。RFID指的是这样一些技术,即用射频无线电波自动地跟踪和找到个人和物品。 它们可以归入短距离无线技术族系,如ZigBee和蓝牙,但具有更强的跟踪与计算能力。本文分析了这一重要技术的进展。包括技术讨论,目前的进展,对人类 的影响和未来的发展方向。

2、RFID技术

本章对射频身份识别技术(RFID)进行了回顾,并讨论了这一技术的标准。

2.1 RFID的起源

射频身份识别依据的不是什么新观点。1840年,法拉第发现了电磁能。19世纪,麦克斯韦尔就建立了电磁辐射传播理论。20世纪初叶,人类已经能利用无线电波了。不久,在20世纪20年代出现了雷达。这一技术是通过无线电波的反射检测和锁定目标(位置和速度)。

RFID 是无线电技术与雷达技术的结合。RFID 的早期应用出现在二次大战期间:敌友识别项目(IFF)是用于军事飞机上的第一代身份识别标签。但是,由亨利 斯托克曼于1948年开展的用反射功率通信项目可能是最早的对RFID的研究。

随着无线电技术和雷达技术的发展,RFID技术在20世纪50年代得到了进一步的开发。20世纪60 年代,射频开始被用于身份识别和监测核子和其他有害物质。

20世纪70年代和80年代,研究人员,发明家,公司,大学和政府部门积极地在实验室里研究RFID,在这一时期,RFID方面的工作得到了迅速的发 展。技术开发的目标是降低RFID的成本和尺寸,以及耗电和通信距离。这些努力使RFID进入了批量销售阶段。1999年有几百万RFID标签付诸使用, 包括道路收费,进门卡和集装箱跟踪。1991年美国俄克拉何马州的电子公路收费系统是最先批量使用RFID的。此后出现了各种技术标准和新的应用(如运动 员管理),这一技术逐渐变成了人们日常生活的一个组成部分。RFID的最大优点就是不易损坏,不受干扰。

2.2 RFID是如何工作的

简单说,RFID就是用电磁辐射确定一个人或一件物体的手段。通常使用的频率是125KHz (低频),13.56MHz (高频),或800-960MHz(超高频)。RFID能自动地采集产品、时间、位置和交易的信息。

一个RFID系统由两个主要的部分组成:

1、携带数据的发射器(如标签),它位于要确定的目标之上,一般由两个元件(如线圈或微波天线)和一个电子芯片组成。

2、阅读发射数据的接收器(或阅读器),例如装在或嵌入墙上的一个设备,无论是只读还是读/写,都叫阅读器。

许多阅读器有额外的界面,可以把收到的数据传送给另一个系统,如个人电脑和机器人控制系统。大多数标签不比一粒砂子大(即宽度小于3mm),一般内部封 有一个玻璃或塑料的模块。与标签相比,阅读器则更大,更贵,更耗能。在大多数系统中,阅读器发射一个低功率的射频信号,激活标签(这时标签又是阅读器了, 它有自己的天线。)然后,标签选择性地把能量/数据反射回阅读器(它此时是接收器了),告知自己的身份和其他相关信息。大多数的标签只有在阅读器的覆盖范 围内才会被激活,超出这个范围,标签处于休眠状态。阅读器可以附着于含有相关数据库的计算机上,这个数据库可以同公司的内部网相连接,也可以和全球因特网 相连接。

最近许多媒体把RFID叫做客户销售中的职能标签,许多人认为这种RFID标签是通用产品编码(UPC)或传统条形码的下一代替代。

RFID和传统条形码有非常重要的和根本性的差别。首先,传统的条形码表述的只是产品的类别。例如,所有的吉列风速3刮脸刀片都有同样的条形码。而 RFID标签则可以把每一包刀片的特点都传送给相应的监督阅读器。目前,电子产品编码(EPC)是物品跟踪RFID标签数据的主要标准。EPC包含的数据 比条形码更多,在某种意义上,它是一个嵌入物体的微型数据库。第二,RFID采集数据不需要电线,这是优于条形码的另一特点。这意味着通过识别和跟踪,实 际上不再需要以物理的方式去处理大量的个人物品了。这是条形码做不到的,条形码必须插入扫描器才能识别。有些RFID标签的阅读距离在0.15-0.2米 之间,但大多数RFID标签的阅读距离在1米左右,较新的超高频标签的阅读距离甚至可以达到6-7.5米的距离。

RFID是新一代的 条形码。它有各种界面,可以把计算机直接同个人物品甚至个人本人连接起来。世界上较大的RFID网络之一是美军在过去十年中建立的JTAV网(联合总资产 可视网),该网络用主动型RFID和GPS定位器在全球跟踪美国的军需品供应。RFID标签可以包含任何信息,从物品位置和价格信息直到洗衣机说明,银行 信息和医疗记录。RFID还能植入人的皮肤下面,用于认证、定位和交易,跟踪银行记录和护照。RFID应用详情将在下面第三章中讨论。

2.3 RFID的类型

RFID系统一般按照数据传输的功能分类。发射器根据标签使用的供电源分为主动型的和被动型的。

1、被动型标签:这种标签不需要电池或电力。标签使用的是射频电波的能源,这是最便宜,使用最广的标签。

2、半被动型标签:这种标签内部装有电池,根据通信距离供电,使标签功能发挥的更好。电池在通信时给内部电路供电,不用来产生射频电波。

3、主动型标签:这类标签完全是靠电池驱动的,所以即使没有RFID阅读器,也能产生射频电波。

主动型和被动型标签还可以根据其编码的数据进一步分类。标签可以是只读的,读/写的,也可以是读/写/再写的。具有读/写功能的标签可以含有额外的数 据,如接收时间,合作销售订单(在零售方面),质量控制数据等。而只读标签只能发射原先写在标签中的独特的识别数据,例如产品编码和序列号。只读标签当然 比可写标签要便宜。

2.4 国际上的RFID

任何技术的广泛应用都需要国际上的协调,包括标准制定。设定标准能 促进技术特点,数据结构和具体应用的兼容与互换。因为没有国际标准,RFID的全球大规模推广会受到限制。除了电子编码外,现在只有一些地区性的标准。缺 少标准最终会迫使企业付出高成本去保证与多种阅读器和标签的兼容。

现在正在制定的有两类RFID标准。第一类是用于阅读器和标签通信的频率与协议标准,它们通常由国际组织如欧洲电信标准研究所制定。第二类是标签上数据格式的标准化(如电子产品编码)。

北美目前拥有的RFID 地区标准最多,如全球标签(GTAG)标准,美国国家标准研究所的NCITS-T256-1999标准和一些ISO 标准。在 亚太地区,中国已宣布将制定自己900MHz频段的国家标准。只要与国际组织合作,中国的RFID标准制定工作很快就会发展起来。欧洲的情况相对比较复 杂,因为各国使用的频率不一致。

另外,如上所述,RFID数据载体(标签或发射器)以及其他一些相关元器件与另一些短距离系统如遥感期间和报警器共处同一频段,所以RFID在使用时要考虑频谱使用规定,电磁兼容性,防干扰和安全。

2.4.1 RFID与射频频谱

RFID系统可以根据它们工作的频段进行分类。虽然各国规定使用的频率各不相同,但各国政府一直在努力协调RFID的频率分段。在大多数国家,RFID系统使用的频率分低频(LF),高频(HF)和超高频(UHF)三个频段。

典型的低频应用包括接入控制,动物跟踪,汽车制造,保健应用,认证和零售。典型的高频应用包括智能卡和架上物品跟踪,图书馆跟踪,病人监护,产品认证和 空运货物跟踪。超高频RFID用于销售和物流,如本章前面说的电子产品编码(EPC)。超高频特别适用于供应链RFID管理,因为其传输数据量大。UHF 还广泛用于公路收费系统,制造业和停车场接入控制。

LF(125-134KHz)和HF(13.56MHz)RFID的应用频段在各 个地区都是相同的,而UHF频段的采用则不是这样。UHF频段的差别取决于功率,通信速度和共享频率的频段。美国和加拿大采用的是915MHz,而欧洲采 用的是868MHz。幸运的是,UHF的RFID标签在这两个频段都能工作,对功能没有影响。

在美国,规定的运行频段是902-928MHz,2.4-2.48GHz和5.72-5.85GHz。902-928MHz是最佳运行频段,通常用于供应链管理。UHF阅读器的最大发射功率为1瓦特,有定向天线时,功率可达4瓦特。

在日本,用UHF标签的RFID跟踪被抵制了好几年,因为这一频段已经分配给了移动电话,出租车和卡车通信系统,以及防灾公共无线网络。但后来,韩国 MIC(信息与通信部)开放了950-956MHz频段的RFID实验。而中国国家标准化管理委员会宣布,2004年已经成立了RFID标签标准工作小 组,任务是制定中国的标准。

UHF对RFID的推广是至关重要的,因为这一频段有可能扩大供应链货物跟踪的阅读距离。鉴于RFID的重要性日益增加,各国政府和各国际组织正在努力缩小各国之间的差别,保证RFID应用有足够的频带。

2.4.2 RFID开发的主要国际组织

一些主要的从事RFID标准化和频谱分配的主要国际组织如下:

EAN. UCC (国际物品编码委员会·美国统一代码委员会))
国际标准组织(ISO)
欧洲电信标准研究所(ETSI)
欧洲无线电通信办公室(ERO)
EPCglobal(EAN和UCC的一个合资公司)
 


3、RFID应用

本章分析了从政府服务到商业应用和生活应用的RFID市场。

3.1 早期市场

市场调研公司VDC报告,2002年,全球RFID销售额达到了9亿6千5百万美元。VDC预测,2007年市场规模将达到27亿美元。2003 年,RFID系统的整个市场规模为13亿美元,VDC预测,在2007年以前,年均复合增长率(CAGR)为43%。弗罗斯特和萨利文公司的预测更为乐观 一些,它估计2003年RFID系统的市场规模为17亿美元,到2010年可达117亿美元,年均复合增长率为32.2%。RFID整合服务全球销售额将 达20亿美元,2007年RFID产品销售将达28亿美元。

大多数分析家认为,目前的大幅度增长来自于传统的和拥有的应用,如安全/接入控制,汽车制造,动物跟踪和道路收费。供应链管理将是短期内RFID技术发展的主要动力。但新的应用如电子产品编码和物品跟踪将是中期若干垂直市场中RFID应用的催化剂。

据预测,2004年消费品制造企业在RFID方面的支出平均为690万美元。目前,物品跟踪的RFID标签的成本在40 美分至1美元之间,这些标签的 成本将会下降。有些分析家预测,不久的将来,标签的成本将会降低到5美分,另一些分析家认为,到2009年,RFID标签的成本在20美分左右。一些大的 公司,如德州仪器,飞利浦和日立等正在努力开发RFID。

3.2 商业应用

本节介绍了若干主要的RFID商业应用,如运输,物流,接入控制,供应链管理,制造业,农业和保健。

3.2.1 运输与物流

公共运输和交通是RFID应用最广泛的领域之一。RFID最早是用在道路收费上的。由于耗时,通行卡以及装在自动收费机和车辆上的票卡太贵,公共运输公 司一直在遭受损失。使用RFID的电子收费管理系统可以降低运输公司的管理费用,增加持通勤票的旅客流量。在一般情况下,这些系统使用的是非接触式的智能 卡,其寿命可达10年,且不易被液体,尘埃和温度变化所损坏。近几年,欧洲和美国都开始在交通运输领域广泛应用RFID。但亚太地区在这一领域处于领先地 位。韩国在1997年就开始使用RFID,泰国曼谷也使用了地铁无接触智能卡系统。在东京,甚至出租汽车司机也开始使用RFID了。

除了公共交通外,包裹和邮件运输也开始使用RFID了。这项技术在定位物品和传输信息时不需要连接电线。这样,大量的个人信件和包裹无需物理接触和处理就能邮递了。

航空公司正在积极开发RFID行李标签。香港国际机场是世界上最繁忙的机场之一,年旅客流量为3500万,2004年5月,香港国际机场宣布将在行李处 理设施中安装RFID阅读器。在机场的各个环节,包括行李传送带,仓储,都将安装阅读系统,它们有能力在旅客行李的RFID标签上读/写。RFID手持阅 读器也许将用于处理移动中的行李。

3.2.2 安全与接入处理

RFID现在越来越多地用于限制区域的控制接入,提高实验室、学校、机场等地方的安全程度。许多雇员身份卡已经使用了RFID技术,作为办公大楼的出入证。

教育部门也用RFID 监视学生数量。2003年11月,中国开始用RFID防止欺诈。中国铁道部和教育部面临鉴别学生证的真伪问题,防止非学生购买学 生票。教育部2003年发出了1000万个智能标签和微型芯片,每张芯片含有2kbit的数据,可以在1.5米的距离上阅读。芯片现在储存有学生的身份数 据,将来还会包含文凭和学位信息。图书馆也用芯片管理借书和控制借出的书籍。通过加密和防破坏手段保持标签上信息的安全。

3.2.3 供应链管理

自1974年第一个条形码出现以来,RFID是供应链管理中最重要的发明之一。与无线系统和智能软件相结合,RFID将来可能使供应链发生革命性的变 化。超级市场现在正在货盘,包装袋和其他可回用的包装物,如放新鲜食品的塑料筐上装标签。可写RFID能输入货品种类,到期日,制造厂商和生产国的信息, 这样RFID就能提高运输和交付的精度。另外,RFID还能了解产品损失和产品失窃情况。这些损耗大多发生在从工厂到零售商店的流通过程中。

从RFID发出的电子产品编码可以确定供应链上所有节点上产品的抵达和离开,因此可以根据最后的报告找到给定产品的位置。RFID还可以用在旅游业和医院,装在员工制服上跟踪员工位置。

许多企业把RFID看作是理顺业务流,降低成本的主要手段。最早采用RFID技术的Procter和Gable公司税后利润增加了1.5亿,资产增加了10亿美元。

3.2.4 医药应用

医药业是RFID应用的一个重要领域,RFID可以全自动地传递病床上的信息,这样可以减少人为误差,提高效率。与安全的无线网络,如无线局域网连接, 嵌入药品和病人手镯中的标签就能快速电子式地接入病人病历和其他信息。

例如,有若干示范项目正在研究如何用RFID来提高供血者向病人输血的精度,目前使用的是条形码。RFID能装在人体上,衣服上,床单上和非金属材料上,以无线的方式传输数据。

总之,RFID在病人护理方面的应用是很重要的,药品上的电子产品标签能防范假药,增加销售收入,降低处方误差,减少退货。RFID 还能在医疗修复方 面发挥作用,如制作假牙和牙冠。最后要强调的一项RFID重要应用是医疗废料运往填埋场的跟踪。IBM和日本的Kureha 环境工程公司最近试验了在废 品集装箱上安装RFID。 加州大学甚至考虑在尸体里嵌入RFID,防止在黑市上出售人体器官。使用RFID技术,得到授权的人可以携带手持式设备进行尸 体检查,跟踪从尸体上取走的器官。

3.2.5 制造与加工

制造与加工产业对计算机控制和信息技术的依赖越来越强了。用RFID标签,在有些情况下再加上传感器和激发器,可以全面提高工厂和实验室工作的精度和效率。

3.2.6 农业

过去几年,葡萄酒酿造和肉类包装等行业一直在使用RFID。2004年11月,RFID被用于跟踪从纳米比亚运输到英国的冻牛肉集装箱,目的是保证牛肉的质量。RFID能检查和记录运输途中集装箱的封口是否被窜改和破坏,检查运输是否超时。

用于温室的RFID比传统的条形码要好得多。条形码必须清洁干燥才能扫描,而RFID标签不怕水,不怕尘土,可以更快地读取数据。装在温室苗床上,带有天线的RFID传感器能跟踪作物生长,精确地掌握产量。

美国的一些农场已开始使用RFID标签跟踪农产品生产,例如密执安州的一个农场把RFID标签安装在了蓝莓的包装箱上,并同其他的一些公司如医药公司和教育机构一起试验这个系统。

3.3 政府应用

不仅私人企业在用RFID改进业务流程。政府部门也开始发掘这一技术的潜力,特别是在当前政治因素不稳定,恐怖主义甚嚣尘上的环境中。本节介绍了几个先行的政府部门RFID应用范例。
许 多公共部门在考虑用RFID使电子政府服务更为灵活、有效和安全。例如,美国打算把RFID标签用在驾驶执照上,但争议颇多。使用这种技术的主要目的是防 止造假,许多隐私权的维护者对此持不赞同态度,他们认为遥感阅读标签将使政府机构窃取公民的私人信息。美国弗吉尼亚州是第一个考虑把RFID用于驾照的 州。将来RFID可能会与生物数据(例如指纹)结合在一起使用。2005年2月,美国众议院通过决议,强制各州在2008年重新设计驾照,使之符合联邦反 恐标准。

RFID能用于所谓的物品因特网,进而可能用于对人的跟踪。美国食品与药品管理局已批准把RFID芯片植入人体。普通公民和隐私权拥护者担心美国政府会采用哄骗的办法在所有无家可归者的身上植入RFID芯片。

2001年以来,欧洲一直在考虑把RFID置入欧洲银行货币中,防止伪币,欺诈和洗钱,欧洲中央银行已经同许多技术公司如飞利浦半导体公司和日立公司讨论了在欧洲货币中加入标签的课题。

3.3.2 国防与安全

RFID可以在政府增强国防和安全体系方面发挥重要的作用,特别是在恐怖主义日益嚣张的环境中。出入边境是个挺好的例子。香港特别行政区和中国深圳之间的边界就是这样一个例子。

2002年,深圳安装了RFID系统,加快低风险的旅客和货物通过边境,并防止走私。

正如人们所看到的,RFID的应用还会进一步发展,会影响到每个公民的生活。2001年911事件之后,美国已经在所有的美国护照中加入了生物数据,如 指纹。美国对那些无需签证就可以进入美国的国家也提出了这样的要求。最近,政府要求把RFID与生物数据一起用在护照上。这一措施引起了一些技术专家和民 权解放者的担忧。他们担心芯片上的数据可能被远距离读取,致使个人信息和照片落在坏人手里。

3.3.3 图书馆系统

RFID在图书馆方面的应用越来越多,它能通过实时可视自动地管理图书馆资料的出借和归还。过去一般使用的是条形码,借还书只能一本一本地在阅读器上阅 读。用了RFID,图书馆在借还资料时就能就能用扫描器了(扫描器可以安装在书架上,也可以手持),这样就能减少工作人员,提高库存管理精度,减少丢失。

3.4 消费者应用

虽然消费者意识不到,但他们已经处在RFID的环境之中,包括在收费公路上,办公室里和图书馆里(如上所述)。未来几年,这些小标签将使人们的生活更为方便,从体育运动到零售商店。本节介绍目前RFID的一些有意思的应用及其发展前景。

3.4.1 个人福利与安全

RFID在医学方面的应用(例如在医院里的应用)前面已经讲过了,它能填补病人治疗和福利方面的空白。由于标签能感知位置,所以能用来增强个人安全。不 仅学校可以用RFID跟踪学生,公园也能用这种技术来吸引那些关心孩子和老人安全的家庭。大型商场也开始用RFID阅读器和标签跟踪库存。

3.4.2 体育与休闲

在体育方面,RFID已用于马拉松运动,跟踪长跑运动员,也用于汽车赛,精确确定获胜车辆冲过终点线的时间。

上世纪90年代,把滑雪者运往高处的牵引车就用上了非接触式的RFID系统。例如,1999年德州仪器公司和奥地利的一家公司TeamAxess就在欧 洲把RFID用在了滑雪者牵引车上。安装有阅读器的遥控门能识别合格的滑雪通行证,并自动开门,这样可以缩短排队时间,更有效地为顾客服务。信用卡大小的 RFID滑雪通行证可以方便地插在上衣口袋里,能现场扫描,免除了好多麻烦。通行证还可以用来定位滑雪者(例如受伤者和孩子的位置)。

RFID还能用于防止财务失窃,特别是在旅行和休闲的时候。例如,在德国,飞利浦半导体公司用RFID标签系统保护游船失窃(德国有66万艘游船)。过 去,船只只是简单地漆上号码,很容易被偷窃和修改。由于装在船上的RFID可以遥感阅读,有关部门就能根据船只失窃与注册数据库检查船只的状况。RFID 标签很薄而且防水,可以从远达60厘米的距离上阅读,可以穿过木头和玻璃纤维这样的材料。德国打算把这个系统用在其它一些高价值物品上,如拖车,大篷车和 自行车。

在旅行和接待方面,RFID标签能改善对顾客的服务。英国的曼彻斯特足球俱乐部是欧洲第一个采用RFID的足球俱乐部,采用这种技术,球迷不用票就可以进入球场,这样就大大缩短了观众的入场时间。

3.4.3 购物与餐饮

沃尔玛首先用RFID标签来改善供应链。还有很多大型零售商店在商品上使用了这种新标签技术。本节从顾客的角度来观察零售业中的RFID应用。

很明显的是,在零售商店中推广RFID能使顾客更快地结账付款。如果顾客购物筐中的每一件商品都有标签,而且必须的阅读器已经安装,那就不需要把每件商 品都放到传送带上去人工扫描,然后再打出账单了。要是顾客身上带有非接触式的付款卡,那么繁琐拖拉的付款程序就可以取消了。购物车中所有的商品都能自动从 顾客在商店的账户中扣除。这方面的应用实例已经有了。

不仅零售商店可以从RFID的应用中获得益处,饭店也可以通过物品RFID标签改进顾客服务,改善结账程序。

3.4.4 更智能的家庭,更智能的人

韩国把RFID和其他一些无线传感器及通信技术(例如ZigBee)用在了智能家庭和智能城市方面,这是一个重要的市场。在新的城市景观建设和用户设备 上使用RFID能产生很大的效益。2004年3月,韩国政府在首尔设立了一个博物馆,展示了一个名为无处不在之梦的智能家庭。在这个设计中,有一个联网的 冰箱,它能自动订购食品,有非接触式的安全系统和无线传感器(例如光敏的),还有智能洗衣机,它能根据衣料的纤维决定洗涤方式。RFID标签,阅读器和传 感器可以创造这样一个环境,使老人和身体有障碍的人能继续住在家里。智能家庭系统可以通过收集固定在家庭物品上的微小的RFID标签数据,检查、监控和记 录居住者的日常生活活动,从而保证居住者的独立,减少照顾人员的负担。

既然家庭可以更具智能,那么,借助于便携式的设备,人也可以更具智能。例如,华盛顿大学与英特尔公司开发了一种RFID智能手表系统,它能提醒人们在离开家和公共场所时带上重要的物品。

和标签一样,阅读器的尺寸也更小了,更容易移动了,更适应这种不易觉察的技术环境了。例如,SkyeTek公司开发的一种新的RFID阅读器,直径只有 1英寸,厚度只有0.1英寸。微型阅读器可以装在手套里,手机里,阅读药品等物品的标签,向任何不符合要求的用户发出警告,还能保证安全地进入家门,接入 娱乐系统和设备。将来衣服上也能装上传感器,阅读器和标签,把采集到的数据无线传输到其他设备上,如手表,移动电话或个人数字助理上。
 


4、实验室里的RFID

4.1 RFID与无线传感器技术

虽然RFID标签已经在一些行业中进行了试验和推广,但传感器技术还处于早期开发阶段。传感器的传统功能是通过物理量值的采集,如温度、湿度、压力、噪 声分贝、物体的位置和速度等来度量具体现象,确定环境状态。无线通信技术使传感器的能力大大增强,使传感器能更为自动化地工作。

温度标签、振动传感器、化学传感器等能大大提高RFID技术的功能,这是不足为奇的。这些智能传感器将在数据获取方面开创出另一种机制。智能传感器与精确的时间和位置感应RFID标签结合在一起,就能记录给定物体的状态和其被处理的情况。

例如,人们正在研究开发易腐食品是否过期的生物传感器,这种传感器十分微小,能检测出任何生物或化学制剂。这种传感器由发射器和计算机芯片组成,它能嵌 入RFID标签,能在水瓶里,甚至肉品包装袋的积水底部工作。RFID生物传感器的研制还需要几年时间,但有些公司,包括麦当劳最大的牛肉供应商,金州食 品公司自2002年以来一直在试验RFID生物传感器。由RFID传感器构成的系统最终将跟踪和监测所有的食品供应,防止污染和生物恐怖主义。

4.2 RFID与移动电话

把RFID中存储的信息与传感器结合在一起使用,能使物体之间相互通信并实现计算机化,最终将会创造出这样一个环境,使智能物品及其使用者的状况能被连续地跟踪和监视。移动电话可能是用户与智能物品之间通信的一个重要平台。

4.3 从智能芯片到智能尘埃

目前,射频身份识别标签的大小像一粒大米。这种迅速发展的技术引领着微型计算机甚至纳米计算机的时代潮流。具有计算功能的标签和芯片的小型化将会带来一场静悄悄的革命。

80年代,个人计算机是在DOS操作系统上运行的,存储能力只有640K。20多年过去了,台式计算机的尺寸依旧,但CPU的速度和实际存储能力增加了 1000多倍。想象一下如果这种进步不是发生在功能上,而是发生在机器本身的尺寸上又会怎么样呢?想象一下如果70年代计算机的功能集中到不到1毫米的颗 粒上,也就是智能尘埃上,又会是怎样一个情景呢?技术开发者们已经在研究这样的颗粒了。一些大学和研究所,例如麻省理工学院和加州大学伯克利分校正在研究 1立方毫米以下器件的自动感应与通信技术。加州大学伯克利分校的研究人员最近开发出了一种无线传感芯片,把传感器和发射器组合在了一个只有5平方毫米的芯 片上。电子尘埃是低功率,低成本的无线传感器件,是一个里程碑式的发明。这些微小的传感器最后自己会形成网络,可以被远距离操控。

5、RFID的意义

作为未来物品因特网的核心,RFID技术有可能无处不在地感知一切,它会给公共政策的制定带来一系列重大的挑战。RFID不仅对未来的ICT发展远景会产生影响,而且对社会结构和人类行为也会有重大影响。

今天的移动电话,已经使我们看到了这些无处不在的技术对社会影响的端倪。所以现在要及时总结移动电话等技术应用的经验,广泛宣传无处不在的理念,准备迎接崭新的,处于萌芽状态的RFID新时代。

5.1 带给公共政策的挑战

RFID带给政策制定者的挑战主要有三个。从技术角度看,物品因特网的建立取决于技术互换性和全球标准的制定,这是第一个挑战。第二个挑战是,对物品因 特网的管理必须是均衡的、公正的。最后一个挑战是人们对RFID技术应用普遍关注的问题,即个人数据的控制和用户隐私权的保护。

5.1.1 互换性与标准制定

RFID技术的推广应用投资巨大,所以各行各业和全球都要明确并解决兼容性和互换性的问题。但目前很多方面还没有RFID的共同标准,包括数据格式,不 同厂商的RFID阅读器和标签之间的互换,产品之间的相互干扰等。另外,零售业使用的RFID系统与办公室的RFID系统还有很大不同。所以,各RFID 制造厂商之间的合作协调对这一技术的发展和普及是至关重要的。

5.1.2 资源管理

全球因特网的管理应该是多边 的、透明的和民主的,这一点人们已有了普遍共识。私人企业和公共部门都应该为实现资源平等分配,方便接入,网络稳定和安全的目标而努力。随着全球因特网内 容的不断增加和接入方便性的不断提高,对网络管理的需求越来越强。网络管理从商业上讲是具有战略性意义的。例如域名就不能靠简单的URL(统一资源定位 器)来管理了。实际上,由于有没有搜索引擎都可以方便地找到域名,所以域名变成了强大的市场营销工具。

在这一领域,全球域名管理机构 VeriSign(威瑞信)在一定程度上是垄断的,它管理着核心域名服务器(DNS),即以.com和.net结尾的网站。在国际物品编码协会ENA和美 国统一代码委员会UCC管理的电子产品编码全球公司EPCGlobal授权VeriSign管理其RFID标签电子产品编码后,这种对数字内容的垄断进一 步增强了,如上所述,它最终可能定位几十亿件产品(甚至人)。EPCGlobal之所以选择VeriSign,是因为它拥有广泛的基础。最重要的问题是目 前对DNS的垄断会不会转移到未来的物品因特网上去呢?

5.1.3 数据保护与用户隐私

最反对推广RFID标签 的人是隐私权维护者。它们反对的主要理由是因为RFID具有跟踪物品和人并记录大量信息的能力。RFID的反对者认为,商店、公司和政府部门可以使用 RFID像间谍一样监视个人。2003年11月,由CASPIAN(消费者反对超市侵犯隐私和编码组织)领导的一个联盟(包括电子隐私信息中心,电子边界 基金会,美国民权解放联盟)发布了一个RFID消费产品立场声明,呼吁对推广RFID技术进行全面评估。

2003年,消费者有组织地 抵制了两家计划推行RFID的大公司,即贝纳通和吉列。贝纳通随后取消了推广这一技术的计划。2005年,CASPIAN呼吁全世界抵制英国的特速购公司 (Tesco),因为这家公司宣布将扩大其RFID试验。CAPIAN认为,标签在产品售出之后仍然可以工作,那么第三方的阅读器就可以对其扫描,并编辑 这些标签发出的数据,从而判定消费者购买了哪些产品,什么时候购买的,甚至了解这些产品到哪里去了。把这些数据整合在一起,就能全面了解消费者本人,包括 他的收入、健康状况、生活方式、购物习惯、甚至他的位置。此后这些信息可能被出售给政府机构、政府雇员或其他公司,用于市场营销的目的或CRM(客户关系 管理)数据库。

RFID标签能跟踪和确认个人,如上所述,它的推广当然会引起人们的关注。麻省理工学院自动识别中心的西蒙 卡费尔克建议制定RFID权利法,要求使用RFID的公司保证客户拥有以下权利:

知道产品是否带有RFID标签的权利。
在购买商品时把RFID去除和封死的权利。
没有RFID标签时享受RFID服务的权利。
了解RFID标签中存储的数据的权利。
了解什么时候,在什么地方和为什么RFID被阅读的权利。

2005年1月,欧盟数据保护小组发表了关于RFID数据保护的第一次评估报告,分析了RFID 应用对市场营销和客户跟踪的影响,指出把RFID标签 同客户账号连接在一起会产生问题。报告建议,顾客应有适当的工具手段在购买商品后删除商品标签中的信息或去除标签。对护照和其他身份证件,工作小组建议使 用标准的认证协议(例如ISO),以保证数据加密,不让未经授权的人获得数据。报告提出了与RFID应用相关的三方面主要的数据保护。

第一个方面是用RFID收集个人数据信息,可能是直接的也可能是间接的。例如超市可以用RFID了解顾客的姓名和他们在超市的购物习惯,包括他们去的商 品区和未购物去超市的次数。第二个方面是RFID标签对个人数据的存储。公共交通是一个例子,只要乘客在阅读器的范围之内,公交公司就可以跟踪那些携带有 非接触式公共交通卡乘客的位置。第三个方面是用RFID进行跟踪,如果商店给采购车发了带有RFID功能的过路代币,就能建立市场营销和动态价格的详细数 据库。这些信息都可以不经顾客同意就被第三方使用。

报告在介绍了这三方面的数据保护情况之后,又评价了欧洲数据保护法对RFID信息采集的适用性。用于跟踪和监视个人的人体条形码或植入式RFID的隐私问题更为严重。这不是科幻小说,植入式RFID已经用于医疗和娱乐了。

最近,美国食品与药物管理局已批准使用植入式RFID,即把RFID置于皮肤下面,远距离服务器可以阅读皮下标签的医疗记录。植入芯片的目的是提供更好的保健服务,减少医疗误差。有些医院把标签植入新生儿皮下,另外,植入式RFID还能用于增强监狱的防范。

隐私权拥护者和社会学家最关心的问题是RFID芯片植入之后个人身份的保留与控制。有人认为身份偷窃将会增多而不是减少。接入个人独有的系列码和信息必须严加控制。

随着有阅读能力的人数的增加(在无处不在的网络环境中,这是无法避免的)和技术创新的发展,避免用户数据落入未经授权的人之手是至关重要的。2004年,发展政策研究所在政策报告中提出,产业界要对隐私问题予以考虑。它鼓励零售商采取以下措施保证RFID的顺利推行:

有RFID标签的商品要标示出来;
指明RFID标签在商品上的位置;
进行宣传,例如用传单和广告告知顾客,商店里的商品有RFID标签。

发展政策研究所还建议产业界和政府制定商业标准。

2003年11月,麻省理工学院举办了一次RFID隐私权研讨会,对顾客权利和RFID的效益进行了讨论。产业界似乎已经认识到,有相当多的顾客有担忧 和不满,这可能会迟滞甚至终止RFID技术的发展。虽然有些隐私权问题被夸大了,但保护顾客免受非法跟踪毕竟是一个需要研究人员和政策制定者阐述的法律问 题。

现在已经有人在研究阻止射频身份扫描的技术。阻挡器标签可以放在RFID标签上,可以阻止阅读器扫描标签发出的信息。
 


5.2 对社会和人类的影响

无论你愿意还是不愿意,对社会无效的技术都是无法发展的。正如我们所知,多种多样的RFID将会改变世界,其应用将遍及各行各业。

如上所述,RFID能给人们带来极大的便利(例如在家里和商店里)。物品和人可以在很大的范围内定位和明确。RFID的推广可能对生活质量产生重大影响。像其他许多技术一样,RFID还会影响人类对时间和空间的控制。

例如,在保健方面,RFID有助于照顾孩子,老人和病人。它不仅能延长他们的寿命,而且能使他们生活的更舒适。无处不在的网络环境(例如使用RFID)将使工作时间灵活,减少上班的交通时间。

使任何人、任何物品在任何地点、任何时间都能通信的技术能给人们带来方便,使人们享受大量的创新和服务,这是没人能否认的。但这些也会给人类的生活带来 负面影响。换句话说,一种技术能改善生活的许多方面,但也会使早先的技术或原来的生活方式黯然失色。所以要认识到应该使人类的进步和社会的进步在前所未有 的技术与自动化的海洋中得到保存。

5.2.1 社会在监视之下?

越复杂和使用越普遍的技术系统越容易被误用和失效。在技术开发的早期阶段考虑滥用和不期望的结果是很重要的。在当前的政治气候下,网络技术的无处不在性引起了人们对公民监视的关注。

即使没有网络,信用卡和照相机也使人类的行为受到了相当程度的监视。现在工业化国家中的大多数人在从事日常工作时都在身后留下了大量的电子数据痕迹。另 外,在过去几年里,人们的位置和行为已经越来越多地被监视摄像机录了下来。有人估计,在英国,每个人平均每天被闭路电视摄像机录下300多次。

网络世界的到来使这类数据采集更为廉价,更有效率。网站会跟踪人们在网上的行为,这已不是什么秘密了:几年前,人们对cookies 的反对之声还不绝 于耳,现在则坦然接受了它。手机记录(通话记录,短信等)通常会被运营商保留好几年,这方面的法律限制最少。监控摄像机越来越高级了,现在还能连接上因特 网,摄像机拥有者从个人电脑上就能操控这些摄像机。2005年1月,有人发现,用Google 进行简单搜索,就能使任何人(不仅是摄像机拥有者)看到全 球1000多个未经保护的监控摄像机上的数据。另外数字化还意味着能更容易地存储和分析私人与公共数据。

总之,大量推广RFID服务 会带来许多人们关注的问题。RFID的应用使公司和政府调查人员能通过阅读嵌入在人们衣服和其他个人物品中的标签上的信息,更容易地掌握人们的位置和情 况。 现在,民事案件和刑事案件的调查人员定期调用RFID道路自动收费设备的记录,了解给定时间目标车辆的位置。一般来说,公司可以用RFID标签了解 总结的客户,并能把这些信息与政府和其他部门分享这些信息。这对人权会有重大影响。使用这些信息要严加控制并限定在一定的范围内。RFID数据,生物数据 等的使用必须对公民有益,必须遵循透明的原则,尊重个人选择,不能做专制式的监视。但目前,人们更关注的还是RFID产业的发展而不是去考虑这些问题。

另外,信息与通信技术的无处不在使之能更多地了解每个公民,包括他们的习惯、爱好和行为方式。尽管这些数据采集最初是限定在一定范围内的,但国家对安全 和恐怖主义的担心,以及公众逐渐对这种数据采集的习惯,会使越来越多的公民信息被在不经意间被采集。这些信息一旦被采集,就会向分析家公开,并被越来越多 的人和机构利用。

在今天因特网上,很多人已经用假名和假地址建立了各种形式的服务。人们对在网上登出个人信息越来越担心了。将来,各 种各样的网络设施会促使人们更多地把个人信息推倒网上,这种不信任感也会越来越强烈。如果数据不断地在物品与人之间交流(有时是不为人所觉察的),那么谁 最终来控制这些数据呢?现在大多数用户还在考虑是否要把自己的信息放到网上去。但将来,像沙粒那么大的微小器件会像眼睛一样观察人们,指纹门把手可以通过 简单的接触就认出主人,这些数据流会随处出现,难以检查和平衡,无法控制,这样就可能使公民受到监视。

5.2.2 个性,自我实现和自我表达

任何一种监视对人类心理的影响都是不可忽略的。如果不加以控制,无论这种监视多么轻微,也会带给人们不信任感和担忧,影响人们的选择和决策。决策无论对 个人的自我实现和自我表达,还是对社会的整体进步,都是十分重要的。而猜忌和偏执则对健康的社会交流,以及人类的全面的发展有负面的影响。在一个监视无处 不在的环境中,个人的选择会减弱,最后会消失。重要的是应该记住,创新的另一个名字是改进,创新是建立在选择和决策的基础之上的。选择消失了,人类前进的 步伐也就停止了。我们之所以能取得今天的进步,就是因为我们的前辈为我们留下了选择的自由。

无处不在的网络和技术,如RFID,是企 业和个人生活的重要工具。但如果它们只是工具,就无法取代人类的生活的实质,如社会交往,参与感和归属感。归属和自我价值感是人类社会的基本组成部分。在 技术无处不在的社会中,地域归属和身份(文化和地理的)让位于网络归属感了。网络电话就是一个证明,网络电话使用户无论身处何处都可以相互联系。无处不在 的技术可以在任何时间和任何地点都创造出家庭环境和办公室环境。所以现代技术已不仅是一种工具了,它还能反映人们的身份和内心意识。高度个性化的手机就是 一个例子。它能反映用户的个性。手机不仅能取代个人物件的功能(如钥匙、钱包和钱等),而且还具有个人色彩。随着网络技术变得越来越无处不在,甚至植入人 们的皮肤下面,这种趋势会发展的更快。

但必须记住的是,这些网络器件只能增强身份的识别,不能取代身份。不能迷信技术,因为身份只能 来自于一些非技术因素,例如文化、教育、社区和个性。另外,随着网络的扩展和越来越不可见,现实世界和虚拟世界之间的界限,现实身份与虚拟身份之间的界限 也变得模糊了。无论在个人层面还是在社区层面,这二者之间的重要差异是不能忘记的。

另外,智能物品网络将使人们的日常生活更为自动 化,而人们生活的全面自动化并不是人们所期待的。人不是机器,人也不想变成机器。每个人,不论是否植入了定位与跟踪电子条码,都是一个独特的个人,也应该 被看作是一个独特的个人。上述监视的增加可能会压抑人们的个性,使社会变得僵化。我们不希望生活在一个抹杀个人独特性,把个人仅看作是数字的环境中。

5.2.3 人际友好关系
    
技术不是,也不可能存在于真空中。社会关系对技术的发展是很重要的。

信息与通信技术的目标是满足人们通信的需求。移动电话和因特网使全地球的人都靠得更近了,使朋友之间,家庭成员之间,同事之间,甚至陌生人之间能够更频繁地通信。换句话说,就是扩大了现有的社会网络并创造出了新的社会网络(如广告和聊天室)。

但这也意味着技术变成了人类关系的中介,短信和电子邮件的大量使用就是最好的例子。今天许多年轻人更喜欢用文字而不是语言去交流。另外,通信技术的普及也模糊了私人空间的边界,加快了生活的节奏,加大了个人和社会发展的步伐。

社会关系对人们依然是很重要的。随着技术人口的增加,通信质量会提高(例如使用手机和因特网),但人类关系从数量方面看不见得会相应改善。许多基于技术 设备建立起来的关系往往转瞬即逝,十分短命。有人已经在指责,现代信息与通信技术使用户更不守信用了。许多人往往在最后一分钟发出取消约会的信息,避免尴 尬的面对面接触。随着技术的发展,这种情况会越来越多。

5.2.4 新的技术,新的鸿沟

当前技术创新发展迅速,使掌握技术和不掌握技术的人之间的鸿沟不扩大是十分重要的。现在的技术鸿沟不仅表现在计算机和因特网使用的不平等上,而且表现在移动电话,卫星和有线服务的使用上。现在的鸿沟不只一个,在ICT应用的各个方面都有鸿沟。

事实上,这些鸿沟的表现形式多种多样,如果我们不去认真考虑新的技术(如RFID)对社会的影响,又怎能去面对将来新的隐私权鸿沟呢?目前零售商广泛使 用的诚信卡是一个早期的,很好的例子。顾客签署了诚信卡就可以得到折扣,享受各种商品的降价。对零售商来说,这些卡可以使他们采集到顾客购物偏好的信息。 没有诚信卡的顾客不能享受折扣,就得多付钱。最后,那些无力承受全价商品和服务价格的顾客就不得不在隐私权方面做出妥协,提交自己的个人信息。
的 确,隐私的成本在上升。在市场力量和技术创新对个人隐私权构成威胁的时候,用户在网上冲浪时就用假名来掩盖身份,自我保护。技术已经渗入人类生活的各个方 面,隐私权也不应为富人所独享。近些年来,工业化国家对这些问题越来越关注了,但贫穷国家对隐私权问题还没有足够的重视,没有把它列入经济发展的政策议 程。

6、结 论

RFID技术能极大地方便生活,改善人类的条件。这一技术的进一步创新和工业化推广应与所有方面 的发展平行进行。首先,为了避免市场的分裂和不必要的成本支出,需要集中力量制定国际标准。第二,RFID的开发不能仅仅局限在商业领域。第三,必须认识 到,RFID的全面有效发展,不可能不考虑数据保护和消费者隐私权。最后,任何创新的伦理与社会学影响都要同经济与技术问题引起考虑,这是十分重要的。 RFID技术及其应用可能会带来危险,所以问题要先行调查,并予以避免。

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