英特尔研究院：让计算消失

　　在英特尔中国研究院,一个10立方米大的全封闭的玻璃房里,一个年轻男人正在拼命抽烟。玻璃房内的空调和空气净化器,可以模拟各种环境下的温湿度。这是一个“空气实验舱”实验,可以人为在短时间内把舱内的空气颗粒物从0提升到上千,再降到0。

　　隔着玻璃,他的老板姜小凡和其他几个同事正紧张注视着面前的仪表盘。他们正在试验一款新型传感器的性能表现。要在pm2.5浓度达到测试要求后,尽快把自愿冒险的战友从这种“自杀行动”中解救出来。

　　这是中国英特尔物联技术研究院(物研院)成立后的首批研究项目之一。

　　姜小凡和他的团队所在的中国英特尔物联技术研究院(物研院),是英特尔中国研究院联合中科院自动化所和北京政府去年成立的,专门做物联网方面的研究;它的使命之一就是孵化出一些高新技术产业,特别是可以为国计民生带来实质性改变的创新项目。

　　这款正在进行测试的物联网式空气监测与服务平台,英文名为“Pervasive Air-Quality Monitoring”,简称PAM;基于现在流行的云平台,通过互联网与云端数据分析引擎相结合,可以提供实时实地的空气质量数据。

　　这种方式,通过手持移动终端,实时汇集很多不精准的小数据,然后通过机器学习和大数据的手段在云端做数据纠正。基于云端平台的强大优势,结合手机上的GPS定位系统,空气监测仪能够发现身边的空气质量污染源位置,从而获得更为精准的空气质量值。

　　“物联”小气候

　　某种程度上,物联网式空气监测与服务平台的诞生是一个偶然。

　　事情源起于2013年,北京初春,某个早晨,雾霾笼罩,英特尔中国研究院首席架构师姜小凡走进停车场,快速钻进车里。他一边庆幸自己躲开了窗外的糟糕空气,一边听着收音机里关于空气中PM2.5指数的播报,突然他意识到,自己并不知道车里的PM2.5是多少,也许更糟……

　　一般人无法预知的空气质量问题,在姜小凡眼里有了不同的意义。他发现,手机上查找公共数据并不能反映身边的现实情况,而市场上的测试仪器都非常昂贵,人们也许需要一种更便携、更精确的PM2.5传感器,来知道车内或者办公室的空气质量。

　　定制随身的天气数据,听起来简单,实现起来却不容易。

　　姜小凡的研究方向包括移动与嵌入式系统、无线传感器网络、能源使用监视与控制,以及分布式系统。他刚刚加盟英特尔中国研究院不到一年,在此之前,他曾在美国谷歌、Xilinx、Arch Rock(现属Cisco公司)和People Power等公司工作。但还没有机会参与到与现实生活距离如此接近的研究项目中。

　　姜小凡认为,借鉴“Network of Workstations(工作站网络)”模式的无线传感网络——通过大量低廉设备构建测量数据网络,将比用少量昂贵但精确的设备测量结果更加全面、准确。这一理念得到了英特尔物联院内部的极大重视。

　　工业研究院的经费一般来自公司或产品部门,英特尔研究院也不例外,中国研究院的经费也是由公司统一提供资金支持的。这就决定了英特尔研究院可以在产品部门的要求之外,对研究项目进行客观、诚实的技术评估。

　　不过在英特尔中国研究院内部,即便是姜小凡这样刚入职一年的“新人”,也有机会提出前沿的研究项目,对这个很“物联网”的研究项目,在“不需领导批准”的绿灯下,进行一些试探性的实验。

　　贾冀是姜小凡招的第一个团队成员,他想法很多,负责PAM项目硬件方面的工作。在得到英特尔的offer后毅然放弃合肥的工作来到了物研院。之后加入的程云是做机器学习的,也正好是PAM团队需要的人。他的同学李修两个月后也入伙,很快,经过精心遴选的PAM项目团队组成了。

　　他们中间,既有优秀的硬件与嵌入式系统工程师,也有人工智能和机器学习的专家,还有负责数据展示和可视化技术的软件工程师,以及负责硬件传感器和前端设计的工程师。

　　吸引他们的除了“想一起办成一件事”的理由,还包括英特尔中国研究院为专业人士和管理性人才设计的“人才双轨制”,这意味着,只要级别相同,无论是在薪资待遇上,还是在公司战略制定的参与上,技术人员与管理人员都是平等的。

　　不仅所有研究员包括研究院院长都使用同样大小的工位,在同一间办公室里工作。在专业技术轨道与经营管理轨道上,研究人员和管理人员将获得的待遇、地位、晋升等机会都是同等的。

　　英特尔中国研究院通过举办各类丰富多彩的沙龙、讲座和培训活动,帮助员工取得职业成长和自我提升。在“技术领导力协会”(Tech Leadership Council,简称TLC)和盛名卓着的“极客俱乐部”中,通过技术组合策略讨论、中国趋势预测,以及学术研究圈子里的非正式社交活动,研究员们有机会进行跨领域的沟通,将应用到实际项目和英特尔产品中。

　　让计算消失

　　项目进行的初期,团队遇到了设备短缺和技术层面的困难。需要有高精度的仪器测得的数据作为ground truth,但符合要求精度的Thermo设备要10多万元人民币,但最终物研院还是支持项目组拿到了实验仪器。

　　在英特尔中国研究院院长方熙之看来,他所要做的就是帮助员工挣脱束缚,鼓励其敢于梦想、勇于创新。让实验室的产品成为造福社会的应用,这是节省开支以外,方熙之认为最值得鼓励的地方。

　　因为同批次的传感器在不同环境下都存在一定程度的差异,项目组讨论了多套的解决方案并分别进行了实验测试来验证效果。

　　团队成员用了两个月的时间,在各种空气条件下测试了五六种不同的设备,包括学校,公园,SOHO,公路旁。为了获取第一手的实验数据,他们还在在海淀区的不同地方布置了10个采集点,在公园,他们被保安当成“不速之客”,在学校部署时被当作“恐怖分子”监控着,在活动中心被误认为是“推销人员”。

　　为了得到用于训练模型和验证模型的数据,对传感器进行校准,姜小凡和他的团队成员还搭建了文章前面提到的那个“空气实验舱”,于是就有了文章开头舍身“吸毒”的场面。

　　PAM通过3G或是以太网实时把这些数据传输到实验室的服务器里。这些产品在实验室、全开放的室外和封闭的室内等多种环境里,经历了北京不同程度的雾霾,采集了很多初步数据。他们获得了至少4个月的数据,其中3个月的数据用来训练模型,1个月的数据用来验证模型。经过反复的思考摸索,最终实现了传感器自动化的校正流程。

　　基于初步采集到的数据,一个综合很多维度的数据模型被用以“推测”空气质量。这个结果也同时融合了特征相似的其他点的实时数据——云端的数据模型。

　　下一步,开始考虑系统方面的问题,包括采样频率,选择CPU,以及协议上传数据和蓝牙,包括外壳的设计,内部气流的控制等。这些技术条件都将对传感器的精确度产生巨大影响。

　　为了激励年轻的研究员实现自己的想法,研究院专门给研究员10%到20%的时间做自己感兴趣的项目,并为此成立了技术领导力委员会。在名为“草根创新计划”的民间组织里,有专门的资金支持研究员自己的创新,也有资深研究员向后辈研究员提供支持。

　　每周一早晨的“分享会”上,研究员与大家分享最新的技术资讯,讨论竞争对手或者整个产业界在关注什么、合作伙伴们都在做什么。多数时候,当研究员在同事和领导面前提出想法后,当场就能得到反馈和建议。

　　在PAM项目里,姜小凡和他的团队面也在积极与北京市环保及空气质量等部门联系,计划将来布置在北京城区和郊区的电线杆上布置上千个监测点,利用电线杆的网线与云端平台互动,进行实时的环境监测,“把北京道路上布置成全球最密集的空气质量监测点”。

　　两个月前,在美国举行的英特尔信息技术峰会上,英特尔首席技术官贾斯汀提出了“未来,凡计算,必互联”的观点。事实上,在日常生活中,计算设备的边界越来越模糊,而计算本身则交织于人们生活的方方面面。而在享用这些功能时,人们并未意识到这些设备都在“计算”!

　　这正是未来计算的一个重要特性:计算将跨越不同的设备与形态,让人们更加自由、一致地创造、分享、使用内容,但却意识不到它的存在。

　　正如“普适计算”之父、Xerox PARC研究中心的科学家 Mark Weiser教授说的那样,“最棒的技术能够无声无息地融入人们的日常生活,并最终‘消失’”。这也是目前英特尔中国研究院的研究方向。

　　目前,已有企业在和姜小凡的团队谈合作,新型传感器还能够进行智能路径规划,找出A地到B地间对身体危害最小的路径,传回到用户的手机、电脑上。他们的产品有望在明年上半年走向市场。正是英特尔互联计算的愿景——无处不在的计算将使人们可以在各种设备上享受一致的计算体验。

　　“发现需求是开启一个成功项目的第一步。”这让学术背景的姜小凡异常兴奋。他和他的年轻同事们正继续努力,让计算无声无息地“消失”在人们的生活中,演变为一种自然习惯。