1. RFID工作原理介紹
在雜貨店結(jié)帳時排的長長的隊或許是人們對購物最大的指責(zé)之一了。但不久后，隨著中國產(chǎn)品編號(UPC)條形碼被智能標(biāo)簽也稱射頻識別(RFID)標(biāo)簽替代，這些長隊可能還會逐漸消失了。RFID標(biāo)簽是一種智能條形碼，可以向網(wǎng)絡(luò)平臺跟蹤報告你放在購物車中每一個產(chǎn)品。
想象一下，你去到雜貨店，把東西裝滿了你的購物車，便直接跑出去去。你不用再排隊等候收銀員一個個的掃描你車?yán)锏拿總€東西。相反的，這些RFID標(biāo)簽將聯(lián)接到電子讀取器，這些讀取器可以實時的監(jiān)測車?yán)锏拿恳粋€物品。這些讀取器又將被聯(lián)結(jié)到一個更大的網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將您的訂購信息發(fā)送給零售商和產(chǎn)品生成商。接著，您的銀行將收到相應(yīng)的通告，該應(yīng)付的總額從您的賬戶中直接繳納。一切無需排隊，無需等待。
RFID標(biāo)簽，一項當(dāng)時也是用來跟蹤牛群的技術(shù)，如今正被用于跟蹤世界的消費產(chǎn)品。許多生產(chǎn)家用RFID標(biāo)簽來全程追蹤每一個產(chǎn)品，從產(chǎn)品被制造起來開始，直到它被人從貨架上取出來扔進(jìn)購物車?yán)铩?/p>
除了零售商品領(lǐng)域以外，RFID標(biāo)簽還用于跟蹤車輛，飛機旅客，阿爾茨海默氏癥患者跟寵物。不久后，他們反而可能跟蹤您的對矮胖或奶油花生醬的喜好。一些批評者說，RFID技術(shù)正占據(jù)了我們生活中很多的個別了-我們生活中幾乎所有的地方都在受著它的影響。
在這篇文章中，您將可以學(xué)習(xí)到RFID標(biāo)簽有什么類別或者某些標(biāo)簽是怎樣跟蹤整個供應(yīng)鏈的。我們還將關(guān)注RFID標(biāo)簽的非商業(yè)用途，以及國務(wù)院和國土安全部是怎樣使用兩者的。最后，我們將研究一些評論家認(rèn)為RFID標(biāo)簽在動物，人類跟我們的社會中的一些限制人權(quán)的應(yīng)用。
2. 重塑條形碼
在你從零售商購買的幾乎所有的東西上就會印制有一個UPC條碼。這些條形碼可以幫助制造商和零售商對庫存保持追蹤。他們還可以告訴那些工廠售出貨品的數(shù)目，以及在必定程度上提供選購產(chǎn)品的消費者信息。這些由機器可讀的內(nèi)存二進(jìn)制代碼的豎線組成的一系列代碼相當(dāng)于每個產(chǎn)品的指紋。
于20世紀(jì)70年代初，為了加強貨品讀取速度而創(chuàng)造的條形碼有以下幾個缺點：
為了與庫存保持一致，企業(yè)需要對同一種產(chǎn)品的每一個條形碼都進(jìn)行掃描。
通過收銀臺時，又要重復(fù)對每個產(chǎn)品的每位條形碼進(jìn)行掃描的同樣過程。
條形碼是一種只讀的技術(shù)，這意味著它不能發(fā)送任何信息。
RFID標(biāo)簽相對于條形碼有了提高，既能讀也可寫。 RFID標(biāo)簽中存儲的數(shù)據(jù)可以改變，更新并鎖定。有些已經(jīng)開始使用RFID標(biāo)簽的商店看到有源標(biāo)簽，該科技提供了一種更好的方法來跟蹤庫存和行業(yè)銷售的商品。使用了RFID標(biāo)簽，商店會發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品離開貨架的速度并且消費者購買它們的速度更加更快。
RFID標(biāo)簽在不久的以后還不會完全替代條形碼 - 目前有很多的零售店使用UPC掃描器的交易去年達(dá)十億美元。但是，隨著時間的推移，我們必定會發(fā)現(xiàn)更多具有RFID標(biāo)簽的產(chǎn)品，以及類似我們在上面介紹中展望的美好的實時結(jié)賬的無縫無線交易模式會得到越來越多的注重。事實上，世界上已經(jīng)開始在特殊的信用卡和智能電腦支付中使用RFID技術(shù)- 這些我們稍后再談。
除了零售商品，RFID標(biāo)簽也被用于如道路收費的密碼卡片和公交通行證等交通設(shè)施。因為它們那么有效存儲數(shù)據(jù)的能力， RFID標(biāo)簽可以為收費跟票價進(jìn)行制表并從客戶存在卡上的錢里面自動退還相應(yīng)的數(shù)額。而不用在收費站等待付費或是往柜臺里投入硬幣，乘客帶著內(nèi)嵌的RFID芯片好像使用信用卡一樣可以實時通過。
但是你會將你的病史委托幫RFID標(biāo)簽嗎?或者您的家庭地址或是您女兒的安全?在我們經(jīng)過可以購買人的生命的雜貨店前，讓我們先來說說兩種類別的RFID標(biāo)簽或者它們怎樣存儲和傳輸數(shù)據(jù)。
3. RFID電子標(biāo)簽的過去跟目前
RFID技術(shù)已經(jīng)在1970年就開始發(fā)生了，但直至今天，它終于被大規(guī)模的使用了。RFID電子標(biāo)簽原來是被用于追蹤長距離運輸?shù)男⌒蜕唐返?，如牛、鐵路車輛跟航空公司的行李。當(dāng)時的標(biāo)簽稱為電感耦合RFID電子標(biāo)簽，是由塑料線圈、天線和玻璃構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。
電感耦合RFID標(biāo)簽由RFID讀寫器產(chǎn)生的電場供電。電流有一個電場分量和磁場分量——它是一種電磁波。所以又可以用一個電場形成磁，也可以用一個磁場造成電?！半姼旭詈稀钡拿志褪莵碜源艌鲈陔娋€中導(dǎo)入電流的過程。
后來為了減少技術(shù)成本既形成了電容耦合標(biāo)簽。這些就可以成為一次性標(biāo)簽應(yīng)用至最低價的商品，并形成了普遍使用的條形碼。使用電容耦合標(biāo)簽不用金屬而用導(dǎo)電碳墨線圈來存儲數(shù)據(jù)。油墨被印在標(biāo)簽紙上，并用讀取器進(jìn)行掃描。
摩托羅拉的BiStatix RFID標(biāo)簽是這項科技的領(lǐng)跑者。他們在一塊僅3毫米寬的硅晶片上存儲96bits的信息。該科技并沒有被零售商采用，BiStatix也在2001年被取消了 [來源:RFID期刊]。
RFID產(chǎn)業(yè)又有了更多的創(chuàng)新，包括有源、半有源和無源RFID標(biāo)簽。這些標(biāo)簽可以儲存至2 k的數(shù)據(jù)并由一個微型芯片和天線組成，在有源和半有源標(biāo)簽里還包含電池。這些部件被封裝在金屬、硅或者玻璃中。
基本上，每個標(biāo)簽都有相同的工作方式：
數(shù)據(jù)存儲在一個RFID標(biāo)簽芯片中期待被讀取。
標(biāo)簽的天線接收至RFID讀取器天線發(fā)出的電磁場。
在其外部電池或加載器發(fā)出的電磁場的電力下,標(biāo)簽發(fā)送無線電波給讀取器。
讀取器接收標(biāo)簽發(fā)出的無線電波并闡述其相應(yīng)的頻率數(shù)據(jù)。
因為價錢廉價而且笨重，電感耦合和電容耦合的RFID標(biāo)簽今天終于不常用了。在下一章節(jié)，我們將知道更多關(guān)于有源、半有源和無源RFID標(biāo)簽的知識。
4. 有源,半有源和無源RFID標(biāo)簽
有源、半有源和無源RFID標(biāo)簽從而RFID技術(shù)我們的全球里最實用。生產(chǎn)這種標(biāo)簽成本更少,并且可以小到可以裝在幾乎任何產(chǎn)品里。
有源和半有源RFID電子標(biāo)簽使用外部電源驅(qū)動它們的電路。有源標(biāo)簽還會用電池驅(qū)動給RFID讀取器發(fā)射信號，而半有源標(biāo)簽則需借助讀取器提供幫它的功率來發(fā)射信號。因為這兩種標(biāo)簽相比無源RFID電子標(biāo)簽內(nèi)部有更多的硬件，因此很貴。有源和半有源標(biāo)簽被用于讀取大距離的較貴的項目中—他們發(fā)射的高頻從850到950兆赫茲,可以在100英尺(30.5米)或更遠(yuǎn)的距離內(nèi)讀取。如果讀取距離還必須很遠(yuǎn)，可以額外再加一個電池，標(biāo)簽讀取范圍能達(dá)到300英尺(100米)[來源:RFID期刊]。
類似于其他的無線設(shè)備， RFID標(biāo)簽可以發(fā)射一定頻譜范圍內(nèi)的電磁訊號。頻率是準(zhǔn)確可變的，從而導(dǎo)致標(biāo)簽間或讀取器之間的干擾。RFID系統(tǒng)使用時分多址(TDMA)的蜂窩系統(tǒng)，確保在無線通信中取得正確處理[來源:RFID期刊]。
無源RFID標(biāo)簽完全依靠讀取器增加其容量驅(qū)動。這種標(biāo)簽可以在20英尺(6米) 讀取,他們的生產(chǎn)成本較低，意味著它們可以應(yīng)用到最低價的商品中。因為通常用于一次性消費品，這些標(biāo)簽通常只是一次性的。一個鐵路汽車會有一個有源RFID標(biāo)簽而一瓶洗發(fā)香波會用一個無源標(biāo)簽。
另一個影響的RFID標(biāo)簽成本的原因是數(shù)據(jù)存儲。有三種存儲類型:讀寫，只讀和WORM (只寫一次，多次讀取)。一個可讀寫標(biāo)簽的數(shù)據(jù)可以被添加或被覆蓋。只讀標(biāo)簽將不能被寫入或覆蓋——他們只包括存儲在其中的數(shù)據(jù)。蠕蟲WORM標(biāo)簽可以被寫一次(如寫入另一個序列號)，但能夠覆蓋數(shù)據(jù)。
大多數(shù)無源RFID標(biāo)簽成本在7到20美分[來源:RFID期刊]。有源和半有源標(biāo)簽則很貴，并且常常在沒有確定他們的使用范圍,存儲類型跟數(shù)目前，RFID廠商能夠給出這些標(biāo)簽的價格。RFID產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)是即使有更多商家使用，要將無源RFID標(biāo)簽的利潤費用降至五美分一個。
在下一章節(jié),我們將學(xué)習(xí)這些科技如何聯(lián)結(jié)到因特網(wǎng)并建立一個全球性的RFID標(biāo)簽系統(tǒng)。
5.RFID漫談
如果RFID產(chǎn)業(yè)無法增加價格,它將走向一個可以全程智能追蹤供應(yīng)鏈的隨處可見的網(wǎng)絡(luò)。商店貨架傷將放滿智能標(biāo)簽產(chǎn)品,可以從被購買時常追蹤到放到垃圾桶。貨架本身會與網(wǎng)路進(jìn)行無線通訊。而標(biāo)簽將僅僅這個大的產(chǎn)品追蹤網(wǎng)絡(luò)的一個組件。
網(wǎng)絡(luò)的此外兩個部分有與標(biāo)簽通訊的讀取器和給網(wǎng)路提供通信線路的互聯(lián)網(wǎng)。
讓我們來看一下這個平臺的一個實際場景：
在雜貨店,你買了一盒雞蛋。牛奶的容器上的RFID標(biāo)簽儲存了大米的過期日期跟價格。當(dāng)你從貨架上拿出飲料，架子上會顯示出牛奶的截至日期以及信息可以借助無線網(wǎng)路發(fā)送到您的個人數(shù)字助理或手機。
當(dāng)你走出商店,穿過嵌有RFID讀取器的門。讀取器會列舉您的購物車?yán)锼形锛膬r格,并把帳單送到你的銀行,銀行就從你的賬戶中繳納相應(yīng)數(shù)額。產(chǎn)品制造商就會明白你買了人們的產(chǎn)品,并且?guī)齑娴氖謾C也會了解究竟每一種產(chǎn)品必須再被打算多少。
你回到家就把你的牛奶放進(jìn)也配備了RFID讀取器的冰箱里。這個智能冰箱能夠追蹤里面存放的所有食品。它可以跟蹤你使用的食物,記錄你使用冰箱的溫度,而且可使你了解哪些時候飲料和其它水果變質(zhì)。
產(chǎn)品還可以被跟蹤到它們被放到垃圾桶或回收站。這時，你的冰箱就可以將雞蛋加入至你的購物清單,或者你還可以幫冰箱設(shè)定使冰箱自動購買這種物品。
基于你購買的產(chǎn)品,你的雜貨店可以了解你另類的喜好。不再每周收到通用的雜貨店特價簡報,或許您會接收到一個專為你制作的簡報。如果你有兩個在上班年齡的小孩、一只兔子，你的雜貨店就會寄給你果汁跟狗食等您會偏愛的物品的優(yōu)惠券。
為了使這個平臺可推動,每個產(chǎn)品都應(yīng)有一種獨特的產(chǎn)品號碼。麻省理工學(xué)院的Auto-ID中心正致力于研制電子產(chǎn)品代碼(EPC)標(biāo)識符,它可以替代條形碼。每個智能標(biāo)簽可能傳輸96bit信息,包括產(chǎn)品制造商,產(chǎn)品名稱跟40bit序列號。在這個平臺里,智能標(biāo)簽與一個叫目標(biāo)命名服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這個數(shù)據(jù)庫將檢索信息,然后直接將信息送到廠商的手機上。
儲存在智能標(biāo)簽里的信息用產(chǎn)品標(biāo)記語言(PML)來寫,主要是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)的。使用PML語言，所有的計算機都可以與任何計算機平臺通信，方法類似于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器閱讀超文本標(biāo)記語言(HTML)—用于構(gòu)建網(wǎng)頁的語言。
RFID還沒有達(dá)到這些階段，但是RFID標(biāo)簽在你生活中起至的作用比你或許想象到的還要多。沃爾瑪和Best Buy只是用RFID標(biāo)簽管理貨存和行業(yè)銷售的其中兩大客戶。被號稱智能硬件代理的自動化系統(tǒng)可以處理所有進(jìn)出RFID標(biāo)簽的數(shù)據(jù)并像整理物品一樣執(zhí)行詳細(xì)的行動 [來源:RFID期刊]。
美國零售行業(yè)主要借助使用近場通訊的支付平臺在捆綁式的推行RFID技術(shù)。這些將作為將來的信用卡。
6. 近場通信、智能手機和RFID
近場通信(NFC)有很高的應(yīng)用前景，因為它強調(diào)了安全性更高，更加方便的下一代支付手段。有些信用卡內(nèi)嵌有NFC芯片,可以借助在NFC付款終端上揮動付款而不是再終端上刷一下,因此就不可能有人能借助磁條讀取你的數(shù)據(jù)。同樣的平臺也應(yīng)用于智能電腦：取決于電子支付如何在這項科技上進(jìn)行挖掘。
谷歌正使用Google Wallet推動NFC支付。這項應(yīng)用在多重安全保護(hù)下，存儲了信用卡信息，可以在NFC終端迅速敲擊付款。也就是說,這項技術(shù)的可用性取決于在零售商處NFC付款終端機的數(shù)目或者支持這項科技的手機總數(shù)——Google Wallet發(fā)行時僅可用于Android Nexus S系列智能手機。
這跟RFID有哪些關(guān)系嗎?近場通信儀器可讀出無源RFID標(biāo)簽并提取儲存在其中的信息。這種科技被用于現(xiàn)代廣告中。例如,想象一個正常的牛仔褲廣告海報, 在購物中心墻上能看到的那個。廣告商可以RFID標(biāo)簽做一個”智能”海報可以與用戶造成更多的互動。
用一個NFC手機對著帶有RFID標(biāo)簽的智能海報揮動一下,你能夠受到一個在強盛科技購買這種牛仔褲的九折優(yōu)惠券。無源RFID標(biāo)簽的費用最低,完全可以用在吸引用戶的宣傳材料上。
NFC和RFID技術(shù)在零售界有巨大的形勢,但安全難題仍舊是一個普遍關(guān)心的難題。一些批評家覺得應(yīng)對廠家跟蹤和記錄采購的主意保持警覺。零售不是唯一使用RFID技術(shù)的產(chǎn)業(yè):在下一章節(jié),我們將知道政府怎樣使用RFID標(biāo)簽。
7. 政府發(fā)行的RFIDs
美國政府的Real ID項目
從空中交通至公路交通,安全正作為一個更迫切的難題,有些人認(rèn)為它們目前比以前任何之后都得到更密切的監(jiān)護(hù)。真實身份Real ID, 是9/11委員會開發(fā)的工程,旨在優(yōu)化官方證件的發(fā)行形式。實際上, Real ID項目已經(jīng)被同意(并進(jìn)入熱烈討論中),首先被強調(diào)的Real ID是真實身份的駕駛執(zhí)照。DHS在2007年3月1日發(fā)出通告,提出對真實身份的駕駛執(zhí)照立法。《真實身份駕駛執(zhí)照可以促使過境加拿大非常易于,并且相比標(biāo)準(zhǔn)的駕駛執(zhí)照,它還可以使你接近聯(lián)邦設(shè)施,聯(lián)邦飛機和核電站[來源:安全部]。美國即將選擇是否在真實身份駕照里嵌入RFID芯片取代現(xiàn)行的二維條碼。
雖然許多消費者很樂意購買RFID標(biāo)簽跟蹤的貨物,但美國政府立法強制護(hù)照被嵌入RFID芯片，讓一些人大動肝火。
2006年8月14日,美國國務(wù)院開始發(fā)行電子護(hù)照,或e-passports。在2001年911恐怖襲擊后,國土安全部門(DHS)提出了e-passport的安全機制，有利于空中交通安全、邊境安全、以及中國機場更有效率的海關(guān)程序。e-passport加強的安全特征有——一個芯片識別號碼、數(shù)字簽名和成為一種生物標(biāo)志的圖片——因此不可能去偽造護(hù)照。
e-passport將增加安全性,但有這么多的個人信息嵌入在其中,已經(jīng)有越來越多的人擔(dān)心e-passport身份文件被人盜用的潛在可能。e-passports可能出現(xiàn)的兩種方式的身份盜竊有:
略讀:在 e-passport持有人不知道的狀況下，被人使用RFID讀取器從一個RFID芯片里掃描數(shù)據(jù)。
竊聽:當(dāng)RFID讀取器掃描RFID時，RFID發(fā)射的頻率被對方解讀。
然而,DHS堅持e-passport的使用完全安全跟并未采取適度預(yù)防機制,以保證用戶信息被保密。
為了避免略讀,e-passport內(nèi)含一個金屬的反略讀anti-skimming裝置。這個裝置是插入在護(hù)照封面跟第一頁中間的一個射頻防護(hù)。當(dāng)e-passport被合上時,它根本就不能被掃描;當(dāng)它開啟時,只能被3.9英寸(10公分)距離內(nèi)的掃描儀讀取 [來源:美國國家]。
為了避免竊聽,DHS已下令徹底覆蓋和封閉隔離所有掃描e-passport的區(qū)域，信號就不會泄露給被已授權(quán)的RFID讀取器。
e-passport價格是97美元。這個利潤而又很高,而在機場安裝射頻識別讀取機的成本會更為驚人。采用e-passport需要大幅改變,但當(dāng)局已經(jīng)開始探討怎樣提高安全性以及在下一代e-passports中提高生物特性識別科技。
對e-passports的爭論遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及對身體芯片的討論。接下來,我們未來看一下RFID芯片在生物領(lǐng)域里所做的事。
8. 動物和人體芯片
動物芯片不是一件新鮮的事情——多年來農(nóng)民都在經(jīng)常使用RFID技術(shù)跟蹤家畜。但是一些公司正在對用于寵物的動物芯片做更大的文章,有些公司可以提供對人類進(jìn)行芯片植入。
RFID的寵物回收平臺利用一個米粒大小的微芯片，內(nèi)含寵物主人的聯(lián)系信息,有時還有動物的醫(yī)療史。獸醫(yī)用RFID讀取器對走失的寵物進(jìn)行掃描來確定它能否攜帶RFID。但是系統(tǒng)在這里會出現(xiàn)問題。有許多寵物回收平臺在互相競爭,因此,也出現(xiàn)了許多種寵物微芯片。美國動物保護(hù)協(xié)會經(jīng)常在選取一個普遍通用的RFID閱讀器,讓獸醫(yī)可以用于讀取寵物芯片,不考量其制造商以及生產(chǎn)時間。2005年11月,布什總理達(dá)成了一項規(guī)范寵物微芯片和國家寵物主人資訊數(shù)據(jù)庫的法案(來源:RFID期刊]。
盡管FDA在2004年批準(zhǔn)了對動物跟人類植入RFID芯片,從早在1996年的研究顯示這種芯片植入在實驗室老鼠身上會導(dǎo)致腫瘤 (源自華盛頓郵報)。確切地說是有源標(biāo)簽，植入導(dǎo)致腫瘤,從而妨礙身體組織。目前還沒有研究表明癌癥會在實驗室老鼠以外的其他昆蟲身上發(fā)生,而芯片對人類會造成這些制約還言之過早。RFID芯片發(fā)射的無線電波尚沒有任何對身體健康的消極影響。無論怎樣,這些身體芯片的其它特點可能會遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其優(yōu)點。
強盛科技是人體芯片業(yè)務(wù)的領(lǐng)跑者。公司給每個芯片獨特的辨識號碼接入其醫(yī)療數(shù)據(jù)庫。VeriChip數(shù)據(jù)庫包含緊急聯(lián)系模式跟醫(yī)療病癥。有嚴(yán)重的醫(yī)療問題,如阿爾茨海默氏癥的患者是理想的VeriChip芯片候選人。除了一次性植入費、VeriChip芯片按照你想在數(shù)據(jù)庫上內(nèi)存多少信息來減免年費——你可以選擇只是存儲你的姓名及聯(lián)系資料還是將全部病史都存儲進(jìn)去。VeriChip的業(yè)務(wù)卻進(jìn)入下降中, 所以不是每一家醫(yī)院都有射頻識別讀取機。同樣,醫(yī)生也不會給每一個病人掃描來檢測是否有芯片,所以VeriChip芯片是否有用還取決于醫(yī)院跟醫(yī)生。
VeriChip在擁抱嬰兒保護(hù)項目中有較大的順利利用。在此RFID監(jiān)控平臺下，一些學(xué)校的托兒所里的新生兒在腳踝上帶上有RFID的腳鐲。如果一個未經(jīng)授權(quán)的人企圖將女兒從學(xué)校帶走,護(hù)士站或者安全通道處就會響起警報。在VeriChip網(wǎng)站上，你還可以看見更多關(guān)于保護(hù)孩子的順利案例。
在下一章節(jié),我們將看到RFID評論家關(guān)于跟蹤設(shè)備在我們的現(xiàn)代亞洲中的評價。
RFID技術(shù)和SIDS
一位研究人員早已發(fā)展了一種射頻識別系統(tǒng)來監(jiān)控嬰兒呼出的二氧化碳濃度以避免嬰兒猝死綜合癥SIDS。在這個模式中,傳感器連接到兒童搖籃，一旦它們看到小孩未中止了呼吸，就會響起聲音警報，這潛在的保護(hù)了年輕的生命。在RFID雜志上可以知道更多有關(guān)這個SIDS預(yù)防系統(tǒng)的信息。
