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腦極體 2018-06-24 09:19
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導讀

如果人真的能用量子隧穿效應穿墻了,那撞墻這事兒以后還會不會存在呢?

當年打槍戰游戲,最可氣的就是端著槍正在墻后面蹦來蹦去,莫名其妙就被人爆了頭,搞得自己一度懷疑對方是不是有透視眼。


多年以后,我終于明白有一種玩家叫做人民幣玩家。他們用錢真的可以買到透視裝備。


或者說,裝個外掛。


但你以為只有游戲里面人才想著開個透視外掛嗎?現實里早就有人這么干了。他們開著自己巨大無比的腦洞準備消滅一切墻體,把地球變成一個透明的世界。


嚴格意義上來講,穿墻透視是隨著X射線的發現才逐漸從幻想走向了現實。在此之前,受限于技術的水平較低,穿墻透視完全不具備任何可操作性。


在X射線發現后的一百多年里,人們對穿墻透視的興趣也日益濃厚起來,相繼提出了幾種不同的技術原理。雖然現在要想像透明玻璃一樣對墻后的情況看得一清二楚還不現實,但至少,知道里面有什么東西、什么東西在動,就已經讓人滿意了。


X射線:從一百年前到一百年后


X射線在1895年被德國物理學家倫琴發現,是現代物理學的重要內容。由于其波長較長,對一般的,因此具有很強的穿透能力,能夠穿透許多可見光無法穿過的物質。據說,在偶然發現X射線的當天晚上,倫琴的妻子把手放到光線的前面的時候,能夠清楚地看到手指的骨骼和佩戴的戒指。


此后,X射線的主要應用場景便是在醫學領域。而到了今天,其在機場、地鐵、火車站等場景的應用也很常見。那么,有人就設想:既然它能能穿透皮膚甚至衣物,那用X射線來穿墻透視可不可行?


一百多年前是肯定不行了。而在此后的探索中,無論科學家們怎么努力,X射線的穿透能力就擺在那兒,用它來穿墻似乎是一件勉為其難的事情。


然而在集中了最新和最高端科技的軍事領域,用X射線來穿透的目的還是實現了。一款名為MINI Z的X射線槍能夠被用于掃描汽車、房間、行李等其他物品,然后在顯示屏上反饋出其內部結構。東西是做出來了,但是誰用得起?


即便是用X射線透視薄薄的衣服,要想獲得比較精確的質量,設備的造價也是不菲的。而MINI Z的造價高達五萬美元,這顯然不是一項大眾設備。而且由于X射線是一種強致癌物,所以就必須要考慮到使用時的危險性。難不成每次執行個營救行動都要穿著厚厚的安全服去掃描?


這樣來看,高成本、高風險成為了掣肘X射線穿墻透視的不可忽視的因素。那么,讓穿墻透視安全點兒,也成為科學家們的目標之一了。


這里有便攜的穿墻掃描儀


如何讓穿墻透視變得安全?最根本的辦法只能摒棄X射線。


按照影視情節中描述的場景,真正的穿墻透視應該是把手掌大小的發射器設備往墻外一貼,然后通過手里的可視一起進行操作掃描。這樣看起來才有點高科技的樣子,動作干凈利落,干完活收拾家伙立刻走人。


英國和以色列早已看穿了一切,他們紛紛研制出了自己的穿墻透視利器。


來自英國的名為Prism200c的穿墻機器被做成了背包式,其最大的特點就是便攜。執行任務的時候,使用者站在墻邊,把機器放在墻上,利用該機器釋放的超寬頻無線電波對墻里進行掃描,然后將室內的場景呈現在屏幕上。這種超寬頻無線電波又叫做脈沖電波,具有很強的穿透性,無論是木材、混凝土還是磚塊兒壘成的墻,它都能穿過去。并且因為其很難被探測到,故行動的隱秘性也會有一定的保障。


當有人在屋里走動的時候,就會看到一個紅點在移動;再進去一個,就又會出現一個紅點……誒,紅點?難道不是整個的人?好吧,這也正是這款機器的局限之處,它更擅長的是對靜態物體的掃描,動態的話只好先以“點”的形式提醒你。


以色列的Camero-Tech則推出了一款專門為反恐而研發的穿墻雷達,它有三個突出的特點。


一是超強的墻體穿透力,其可以穿透超過一米的,利用磚頭、鋼筋混凝土、木材、石頭等任何材料堆砌的墻體。二是先進的繪圖跟蹤能力,該雷達系統通過對信號的分析,能夠將房間內的人和物轉化為三維圖像;三是對移動物體的追蹤,其獨特的技術能夠讓該系統區分靜止的物體和移動的物體,進而對移動物體展開追蹤。因為一般人質都是被固定起來的,而移動的則很有可能就是犯罪分子。


Camero-tech的技術商用化很高,目前已經有很多國家對它先進的系統進行了采購。在反恐方面,這款穿墻雷達的作用還是不容小覷的。


沒想到吧?

你家的WiFi不僅能穿墻,還能透視


好像又是脈沖電波又是射頻什么的聽起來太麻煩,就沒有點兒我們普通人能聽懂的嗎?


別急,當然有了。現在穿墻技術的主要實現原理就是,通過對信號的傳遞和接受來判斷墻里物體的大致輪廓,從而生成墻內的物體信息。說到這里,你還記得家里的WiFi嗎?


它不僅能穿墻,還能透視。


WiFi信號本身就具備強大的穿墻能力,三四面墻、十幾米遠都不在話下。因此,利用WiFi信號在房間內的輻射成為了科學家們技術穿墻的重要方法。德國慕尼黑工業大學的科學家就動用了兩個天線來完成這一任務。移動天線用來發射WiFi信號,并不斷移動,以取得對房間全景的掃描;固定的天線則用來接收移動天線發出的信號。在這種情況下,其就能生成房間內環境的全息三維圖像。


問題是架天線的方式是不是有點動靜太大了?如果是在圍剿一個類似四合院的場地,恐怕天線還沒架好,劫匪早就成驚弓之鳥了。隱秘性都做不到,那在安全事件處置方面應該就算是直接出局了。


而加州大學Mostofi實驗室的朋友們采取的方式則有異曲同工之妙:他們利用的是兩架無人機的協同飛行,同樣是一個發射信號,一個接收信號。在2010年他做實驗的時候,無人機則是地面機器人。換成無人機之后,明顯掃描空間大了許多。即便是比這架天線也是前進了一大步,保證掃描的范圍更大、更全面、更具體。


從原理的簡單性和操作的方便性上來說,利用WiFi信號來生成房間內的三維圖像,算是一種非常傻瓜的操作了。但是它存在一個明顯的限制:屋內的東西最好是靜止的。因為掃描的過程中機器是要移動的,一旦有人在里面走來走去,勢必會影響機器的三維構建能力。到圖像一出來,人都是重影模糊的,不知道的人還以為是拍照的機器手殘了。


別擔心,倫敦大學的研究人員來幫您。他們通過 wifi 和移動電話信號變化的多普勒效應來獲取人們的移動,能夠透視25cm后的墻后面的情景。一開始他們看到的人是這樣的:


經過對信號的調整和分析,他們已經可以追蹤到小到一根手指的移動:


6.gif


看起來,利用WiFi信號來達到穿墻透視的效果還算是差強人意。但在成像效果方面,卻有點不敢恭維。而當我們仔細扒扒這些技術研發者的時候,似乎總感覺少了一個老朋友:麻省理工在哪里?


麻省理工在新時代的AI式穿墻透視


要說到穿墻這類聽起來就很神奇的黑科技,還真少不了黑科技專家麻省理工來湊熱鬧。


早在2013年,幾位麻省理工的工程師就公布了他們的研究成果:WiTrack。Witrack的核心技術就是利用無線電通信。通過對移動空間里的人體的信號進行捕捉,構建一個3D模型,從而可以構建一個誤差在10-21厘米之間的人的大致輪廓。無線電同WiFi信號一樣可以穿墻,那么從理論上來講其也就能夠構建墻后面的人體輪廓了。


但在這方面沉積了幾年之后,麻省理工學院人工智能實驗室又殺回來了,并且借著AI的深度學習技術,一舉站在了穿墻透視研究的最前線:站在墻外,看到骨瘦如柴的你。


研究人員采取了用無線設備和相機聯合采集信息的方法來工作。他們在麻省理工校園里的不同地點采集了數千名學生的走路、交談、靜坐、站立等日常活動的照片,然后將這些照片簡化為骨架,連同這些骨架動作對應的無線信號一起發送到一個名為RF-Pose的AI系統供其學習。最終,該系統通過對從人體反射回來的信號進行分析之后,就能夠判斷一個人的姿態。而這項技術令人驚奇之處在于,其能夠通過對姿態的判斷來預測人的下一步動作行為,這也體現出了該系統的智能之處。


那么可以看出的是,要想應用在人質營救之類的場景中,AI還必須要經過大量的訓練才行,但在這種訓練具有很大的局限性,因為不可能每個犯罪分子都有數據拿來學習。而麻省理工的這項技術也指向了一個非常明確的領域:老年人看護。尤其是患有帕金森癥的老人,借助這項技術醫院可以通過老人移動的動作來判斷其病情變化,從而調整治療計劃。而且,在日常看護這塊,未來也可能會更加直觀地觀察到老人的活動狀態,從而及時應對跌倒等可能出現的緊急情況。


除了以上我們介紹的這幾種穿墻透視技術之外,另外一種被人們討論得最多的應該算是紅外熱成像儀了。作為黑夜透視的神器,其雖然也具備一定的透視功能,但只能穿透非常薄的一層障礙物,比如塑料袋之類的。所以,即便是軍用熱成像儀,目前也難以做到穿透堅硬厚實的墻體。


那么,當穿墻透視技術成熟,可以預見其將被廣泛應用于各種人們無法身入探測的未知環境當中,除了以上提到的綁架、反恐、醫療,在災難幸存者搜救、地質勘探、管道檢測、盜墓——啊不,考古……領域,其也將施展出獨特便捷的一面。


如果人類能穿墻,

那我們還能不能撞到墻?


當把穿墻透視的這些技術梳理分析之后,我們發現,這其實是一部把墻里看不見的東西“可視化”。而在很早之前,我們就已經嘗試了另外一種探知墻里的方式:竊聽。


《竊聽風云》系列可以說是關于竊聽的最直觀的表現。從“隔墻有耳”到“隔墻有眼”,這個過程實質上就是一個技術不斷累積突破的過程。到現在,竊聽器的偽裝花樣百出:耳機、眼鏡、臺燈、吊燈……房間內一切物品都可以做成竊聽器。當竊聽成了習慣,反竊聽技術也就會開始出現了。

當然,最原始的就是進屋先翻箱倒柜進行人工排除,不行的話就搞信號干擾。


那么,當穿墻技術也像竊聽那樣普遍的時候,當綁匪們的掩體成為警方們的透明玻璃的時候,也就意味著將有魔高一丈者對特定空間的墻壁材料進行研發。比如鋁、鉛等金屬都是具有吸收減弱信號的能力,其是否會被用來研發特殊墻體的涂料呢?


甚至,警匪雙方展開的也將是一場信號互相干擾的電子戰……額,有點太遠了,至少像我們國家的這些綁匪們還沒有聰明到這個地步吧。

再大膽一點去想:用信號這類的第三方工具穿來穿去地透視多麻煩,我們人類就不能自己穿進去看嗎?


看看人家土行孫,跟土撥鼠一樣隨時隨地消失出現,穿墻就像是家常便飯。當我說到這里的時候,可能很多人都想到了:量子隧穿了解一下?


在微觀世界里,量子隧穿效應已經被證實了。比如電子能夠通過極薄的絕緣層從一側跑到另一側,不是迂回,而是直接“穿”過去了。從宏觀世界來講,其性質就大概相當于人朝一面墻跑過去,然后就穿到了墻的另一側。


當然,在宏觀世界里,量子隧穿的效應太弱了,人們幾乎(這個幾乎可以省略)是沒有可能只身赴墻的。然而有些人堅定地相信這種可能,并不斷地去嘗試。比如美國有一哥們,坐在辦公室沒事兒就撞墻,頭破血流也無怨無悔。而據傳說印度有一位神人,他邀請一大批科學家和記者前來看自己演示穿墻術,令人驚嘆的是他成功地穿了過去,結果穿回來的時候……卡墻里了……


當然,如果人真的能用量子隧穿效應穿墻了,那撞墻這事兒以后還會不會存在呢?


不可否認的是,對量子隧穿這件事兒我們還是只能把它當做天方夜譚去看。偶爾講起來的時候,展望一下這種神奇的科技未來也是令人非常興奮的。畢竟,穿墻透視,聽起來就是一件很過癮的事;人能親自穿墻去看看,那就是一件足以上癮的事了。


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