无处不在的未来互联网

文/赵洋

2013年北京高考作文是一篇材料作文：“假如爱迪生来21世纪生活一个星期，最让他感到新奇的会是什么？”出题者认为，爱迪生面对手机将诧异莫名。其实，手机不过是爱迪生时代一系列发明功能的集成——电话、电影放映机、留声机……如果爱迪生穿越到21世纪，他更可能对互联网感到惊奇。毕竟这是这个时代最具变革性的技术之一。

据统计，截至2013年，中国大陆网民规模已达6.18亿，接近全国总人口的一半。2012年，我国手机网民数量是4.2亿，数量超过通过电脑上网的网民。这一切都发生在短短二十年间。1994年4月20日，中国“NCFC工程”通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此，中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家。

二十年里，我们经历了拨号上网到ADSL宽带上网、再到光纤入户、手机上网的变迁；上网的内容也从上BBS、看新闻、聊天，发展到微博、微信等社交媒体。随着时间的推进，我们越来越离不开互联网，但是，网络并非无处不在。不过，现在已经有人开始规划未来的互联网格局，它的特征就是：无处不在。

把Wi-Fi“放上天”

在我们畅游网络时，不要忘记，全球仍有三分之二的人无法获得高速、廉价的互联网接入服务。

在提供互联网连接时，崎岖的地形、自然的阻隔，如丛林、岛屿和山丘等，都提高了铺设网络的成本。传统的做法是通过信号塔、海底光缆等方式提供网络连接。但以创新著称的谷歌工程师们另辟蹊径，他们打算围绕地球建设一个“气球环”，用气球把Wi-Fi信号发射器带上天。这些气球将顺着平流层气流飞行，为气球下方的人们提供无线网络连接服务。风使得这些气球成了名副其实的“移动”网络基站。气球受制于风向，如果要使气球固定在某个位置上空，就必须有外力来抗衡风力。当年航空巨头洛克希德·马丁公司曾尝试使用太阳能飞艇来实现这一目标，但是失败了。

而谷歌工程师们通过“头脑风暴”想出了一个解决方案：放弃采用超大尺寸气球——它们需要太多能量来抗衡风力——转而选择体积小且价钱相对便宜的气象气球。气球上的电子设备是由太阳能面板供电的，仅需4个小时就可以完成充电，生成100瓦的电力，不但足够保证仪器运转，还可以充电用于夜间使用。气球上有一个装载电子设备的设备舱，包括控制系统的电路板、电池，还有无线电天线，以用于与其他气球通信以及与地面网络天线通信。天线配备了特制的无线电射频技术，使用的是2.4GHz与5.8GHz的波段。每只气球可以为40公里直径的地面地区提供网络连接，网速可以达到3G网络的水平。用户在房屋上安装一个特殊的网络天线，就可以接入气球提供的网络服务。网络信号会在气球之间接力传递，然后接入地面的全球互联网服务。

气球的材质是聚乙烯薄膜，充气完成后，高12米，宽15米。它们最多可在空中停留40多天，如果风力风向合适，甚至能够环球飞行。如果担心气球随风飘走，导致出现网络盲区，不要紧，在该地区放飞一组气球就好了。

为了能够控制气球的飞行路线，需要借助风力和太阳能的合力。来自太阳能电池的能量可以控制气球的上升或下降，由于不同的高度有不同的气流，气球就可以飞往地面控制人员希望它们前往的方向了。当然，为了管理这群庞大的气球Wi-Fi热点，使用户在需要的时刻能使用其中的气球，就需要分析海量的风向数据，依靠气象学知识、卓越的模拟技术和大数据资源从中找出规律。这需要后台通过复杂的算法和大量计算资源来解决，而大数据和云计算恰好是谷歌的强项。

目前，谷歌Wi-Fi气球项目正在新西兰进行试验。该计划将释放数千个飘浮于两万米高空（几乎是民航客机飞行高度的两倍）的太阳能高压气球，它们每个都可以充当下方40平方公里范围内的无线基站。在所覆盖的范围内，人们只要使用谷歌提供的天线，就能通过升级版的Wi-Fi进行上网，上网速度类似于目前的3G网络。

未来，同时会有数千个谷歌气球飘浮在地球上空。通过设定指定的回收点，每天将有多个运营中心回收并发送数十个替换的气球。到那时，无论山村还是偏远地区，通过手机接入互联网将不再是难题。

但是，在一些科技工作者眼里，Wi-Fi气球可能还不够“高大上”。不久前美国一家公司宣布计划，将在2015年6月前向近地轨道发射150颗迷你卫星，这些卫星会持续释放无线网络信号，覆盖世界各地，使得任何电子终端都能通过这个卫星网连接上无线网络。该公司还称，此项目或将提供免费服务。这家公司正在寻求美国宇航局的帮助，以期在国际空间站进行信号发射测试，后期还需要美国宇航局帮忙把数百颗迷你卫星送入指定轨道。按照设想，进入预定轨道后的卫星能够接收来自地面基站发射的网络数据，卫星需要对这些数据进行解析，并转换成无线网络释放发射到地球上。

从技术层面来说，通过卫星向地面站持续发射无线网络信号覆盖世界各地，在技术原理上是可行的。这一原理已经被现有许多局域网所采纳，比如海事卫星电话就利用了这项技术。但受到传输距离等自然原因的限制，卫星上网依然无法大规模提供服务。一旦面向全民免费开放，很可能会造成网络瘫痪。而且这个Wi-Fi网络是单向输出模式，和目前常见的Wi-Fi网络是有明显区别的。它只能向网民传输新闻、教育课程、电影、音乐，而网民并不能通过卫星上传信息，社交媒体和网游是玩不成的。不过，即便它无法真正“上网”，它对消除教育资源的不平等还是有着巨大的意义。目前可汗学院、维基百科等知识共享平台都宣布了对这个项目的支持。

星际互联网

太空之旅太枯燥怎么办？上网转转或许能得到缓解。2010年1月，国际空间站上的飞行工程师克里默发出了有史以来第一条来自太空的互联网信息：“我们正在国际空间站实时更新‘推特’（类似微博的社交媒体），这在太空尚属首次。”在此之前，宇航员们更新推特时，要通过电子邮件将内容传递给地面控制中心，由工作人员代为发到宇航员的推特账户上。

国际空间站上的宇航员之所以能够以个人名义访问互联网，是因为美国宇航局启用了“机组人员支持局域网”。该系统依托空间站与地面之间现存的通信系统，为宇航员提供直接的私人通信，以提高他们的生活质量，帮助他们消除在封闭生活环境中的孤独感。国际空间站距地面只有400公里，还不会感到明显的网络延迟，对于更远的太空任务而言，常规的互联网就不灵了。

目前，人类正在为登陆火星做准备。地球和火星之间的距离约为8000万公里，从地球向火星传输信息会有长达4分钟的延迟，一来一回就是8分钟。随着火星的自转，当火星探测器转到另外一边，有一段时间地球和探测器联系的信号将会中断，要等探测器转回朝向地球的一面才能收到信号。因此，星际互联网的协议既要容忍延迟，也要容忍中断。无论是现在的太空探测器，还是未来的火星探测者或小行星采矿者，如果要确保他们能顺畅地访问地球上的互联网，交换数据，与亲友互动，进行娱乐，搜寻信息。建立太阳系内的行星际互联网通信系统是非常必要的。

不过，目前互联网使用的TCP／IP协议在太空环境中存在很大问题，因为信号在星际间传输会出现中断。为太空环境制定的互联网标准，要能容忍长时间的延迟和中断。

1973年，有“互联网之父”之称的温顿·瑟夫博士和同伴鲍勃·卡恩联合发明了互联网基础协议“TCP／IP”，奠定了互联网技术的基础。这一成就使瑟夫博士被人们尊称为“互联网之父”。为解决TCP／IP协议只在地球上有效的问题，瑟夫博士已担任喷气推进实验室的访问学者，在那里从事星际互联网的设计。

瑟夫博士说：“最近我们做了全新的编程，能够把探测器当中的信息发送到飞行器上，然后再发回地球上的实验室。我和同事希望在星际实现类似互联网协议的东西，把互联网送到整个太阳系当中。”

早在十几年以前，瑟夫博士就开始开发一种能够在长时间延迟的情况下运行的软件协议。这种被称作“容断网络”的软件已经在国际空间站以及美国航天器上应用。在容断网络中，数据通过“跳到跳”传输。在等待下一个链接接通时，聚束层数据包得到缓存，待链接接通后，转到下一个节点。容断网络首次成功的试验是在2008年11月进行的，当时地面专家向“深度撞击”太空探测器传输了约12张图像，探测器当时距地3200万公里。

2012年11月，美国宇航局与欧洲太空局测试了一个“行星际”互联网信道，可能未来某一天能实现从轨道控制行星表面的设备。实验的一部分是，国际空间站乘员利用一台笔记本电脑，操控了一个位于德国的太空运行中心的小型“乐高”机器人。此次演示，验证了利用新通信基础设施从轨道航天器向地面机器人发送指令、并接收从机器人发回图像和数据的可行性。

美国宇航局主管太空通信与导航的副局长表示，也许未来某一天，这次测试的实验型“容断网络”能够实现人类在火星轨道的航天器上或在地球上操控火星探测机器人的愿望。

如果容断网络协议被太空数据系统协商委员会标准化，那么它们就可以被所有的航天国家所采用，这对航天器的国际合作将会有实质性推进作用。该协议还可以使我们在未来用几十年的时间共同搭建一个行星际主网，支持跨越多个行星的无人太空飞行和载人太空飞行。

无处藏身

“电幕”是电影《一九八四》中无处不在的设备。它具有播放和远程监控功能，当权者用它来监视个人，防止反叛的发生。当下，我们生活中的监控技术和电幕相比有过之而无不及，比如，人脸识别系统可以自动过滤识别监控摄像头拍摄的容貌，并与数据库中的照片比对；手机中的网络定位功能会暴露用户在哪个移动基站附近；网络上的监控软件可以察觉网民的一举一动，关键词过滤更不在话下。《一九八四》中，男主人公温斯顿曾说过这样一句话：“一个背影都可能将你出卖。”在“微表情”技术出现的今天，这早已不是难事——只要把与特定情绪对应的表情和身体语言输入数据库，监控软件就能自动识别被监控者的心理活动。

但要实现 “无处不在”的监控绝非易事，因为海量的监控设备需要海量的监控者。谁来监控这些看“电幕”的人？当然，可以使用自动运行的监控软件进行监控，但软件的程序是预先设定的，如果被监控者的行为超出范围和预期，监控软件就失灵了，这一点在科幻片《黑客帝国》中就有所反映：作为“救世主”的尼奥，总能在僵化的监控程序包围下突出重围。当然，如果有一个足够强大的力量将上述技术推向更高层次并在全社会推广，《一九八四》的全面监控时代就会到来。那时，也许只有做梦才是安全的，前提是不说梦话。

监控的过程如果有人参与，不可避免地会产生影片《窃听风暴》那样的纰漏——监控者同情被监控者。因此，只有冷冰冰的机器和严格按程序办事的计算机才是实施极权的最佳工具。因为计算机的工作原理就是建立在控制论的基础上，用它们进行控制最合适不过。现在的汽车违章拍摄和网络有害关键词过滤都是使用软件自动完成的，违规的人会收到交通处罚单或来自网络的警告。这是对社会有利的善意控制。

丹·布朗在《数字城堡》中设想的政府通过互联网监控公众隐私的可耻行为在斯诺登的爆料下已成为现实。斯皮尔伯格在2002年的科幻片《少数派报告》中所呈现的画面也显得过时：未来世界每个人的虹膜资料全部储存在电脑里，保证所有人的位置会不断传输到政府的电脑中枢，小到地铁、商场，大至国家安全机构，人们只需对着虹膜扫描仪眨眨眼睛，瞬间便能确认身份。以目前的技术发展速度看，用不着等到《少数派报告》故事发生的2054年，纸币、公交卡、银行卡和隐私就都会集成在我们的眼眸中，因为早在2014年，上述物件就已集成在智能手机里了。

爱迪生会梦见互联网吗？

由此回到本文开头那个“21世纪初什么技术会使爱迪生惊奇”的话题。手机只是上网终端之一，现在以智能眼镜为代表的可穿戴式设备大有取代手机之势，也就是说，上网终端不一定非得拿在“手”里。甚至有人认为电报员出身的爱迪生可能不会对互联网的概念感到陌生。1998年，《经济学人》杂志的科技编辑汤姆·斯坦迪奇出了一本叫做《维多利亚时代的互联网》的书，介绍了维多利亚时代的电报让人们第一次在历史上自由跨越地域鸿沟，实现即时通讯。19世纪中期出现的电缆、电线杆、电线和电磁石的结合就是最初的中枢商业网络。这个大变革，给人类生活、政治、商业，都造成了奠基性的巨大影响。甚至电报员会利用空闲线路“聊天”。1849年，一对分别身处波士顿和纽约的新人，曾通过报务员传递结婚誓词和话语，堪称首次“网络婚礼”。今天互联网的出现，某种意义上，只是升级版的电报系统罢了。但那时的电报用户相对总人口来说是区区小众，网络应用和网络文化均难以与现在相比。

当某个互联网应用的用户达到几十亿量级时，当个体智慧群集为集体智慧时，《终结者》中的“天网”、《真名实姓》中的超级“大巫”会出现吗？某些互联网公司现在已经“统治”了网民的信息来源，未来它们会不会以某种方式统治世界？伴随着生物识别技术的进步，指纹、虹膜、面容甚至姿态都会成为网络识别个体、向用户推送信息的触发信号。当网络无处不在、无孔不入时，也许会有越来越多的人宁可放弃网络带来的便利、机会、娱乐、经济性等优势，也要选择主动弃网，以摆脱这种控制。

美国互联网调查机构“皮尤互联网与美国生活项目”曾经完成一份名为《互联网II之未来》的调查报告，该机构访问了742名从事互联网工作的计算机专家。结果是，只有半数的专家相信互联网的发展会带来正面影响，46％的专家对网络大规模发展深感不安，担心人类将受控于自己创造的技术。未来研究所的鲍勃·萨弗甚至预言，2020年之后，我们的机器将拥有智能，并迅速进化，最终将人类变成它们的宠物。这一切，都不是爱迪生能够预见到的了。

1962年，互联网技术先驱利克里德曾这样憧憬未来：“未来世界的人，应该像银河系里的星星一样璀璨，这些星星由计算机互联网联通，使大家能够自由地和世界上任何一个角落、任何一个人沟通，来讨论问题，共享知识、信息。”随着网络技术的进步，利克里德的乐观设想正在成为现实。同样正在变成现实的，是信息论之父香农在《通信的数学原理》中的预言：“我可以预见到，终有一天，我们和机器人的关系要像现在狗和我们的关系一样。”只是，不知道对于已经习惯了身临其境和当面交流的我们来说，那是一个属于人类的乌托邦还是敌托邦。【责任编辑：杨 枫】