圖片來源:P. M. Holl和F. Reinhard/《物理評(píng)論快報(bào)》
你的無線路由器可能會(huì)以你從未料到的方式泄露你的信息。物理學(xué)家首次用來自WiFi發(fā)射機(jī)的無線電波在一個(gè)全息圖中編碼了一個(gè)真實(shí)物體的三維圖像,類似于電影《星球大戰(zhàn)》中由機(jī)器人R2D2投射的萊婭公主的圖像。在原理上,這種技術(shù)可以讓外部人士通過房間內(nèi)散射出的Wi-Fi信號(hào)“看見”一個(gè)房間內(nèi)部,不過一些科學(xué)家表示,這樣的間諜活動(dòng)說起來容易做起來難。
德國慕尼黑理工大學(xué)量子感應(yīng)專家Friedemann Reinhard說,這一想法誕生于幾年前。“在午餐時(shí)間我們討論了世界會(huì)從WiFi的眼睛里看到什么。”他說,“很顯然,如果你要從WiFi的眼睛里看世界,那么你就要制作全息圖。”
照相機(jī)通過收集物體反射的光并將其聚焦到一個(gè)屏幕上產(chǎn)生強(qiáng)度更高或更低的二維模式,從而生成圖像。與此相對(duì),全息圖更多地會(huì)利用光波的自然特性。通常會(huì)利用激光。激光被分解開,其中一半將物體反射到一個(gè)攝影底片上。另一半光(參考光)則會(huì)直接照射在底片上。像等間距的水波舔舐沙灘一樣,參考光束中的光波會(huì)以平波方式抵達(dá)。與此相對(duì),那些由物體反射的光則被它修飾,如此一來,一部分波到達(dá)底片更早,一部分到達(dá)更晚,這取決于它們?cè)谖矬w哪里被彈開。兩束光的相關(guān)干擾形成了明亮和黑暗的光點(diǎn)——全息圖。
這樣的二維圖像看起來是隨機(jī)的,和物體本身完全不同。正如光波以一種最初反射自物體的產(chǎn)生波陣面的方式散射或衍射那樣,但該物體的三維幻影可通過發(fā)出另一束光如參照光到底片上被恢復(fù)。
現(xiàn)在,慕尼黑理工大學(xué)研究生Reinhard和Philipp Holl利用來自一個(gè)WiFi路由器而非激光的無線電波,形成一個(gè)寬度約1米的薄鋁十字架的全息圖,相關(guān)成果近日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》。
這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)并未依賴WiFi信號(hào)中編碼的數(shù)百億個(gè)數(shù)字信息中的任何一個(gè)信息,事實(shí)上,這些信號(hào)是干凈的、“連貫的”波。然而,研究人員并沒有將關(guān)鍵的干擾模式記錄到照相底片上,而是用一個(gè)WiFi發(fā)射機(jī)在計(jì)算機(jī)中重建了該物體。他們把一個(gè)WiFi發(fā)射機(jī)放在房間內(nèi)十字架后面0.9米的地方。然后,他們又將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的WiFi接收器放在十字架前1.4米的地方并緩緩地前后移動(dòng)它,從而形成一個(gè)代替照相底片的“虛擬屏”。而且,他們并沒有隔開直接到達(dá)屏幕的參照光,而是在幾米遠(yuǎn)的地方之外放置了另外一個(gè)固定接收器,在那里可以直接看到發(fā)射器。
對(duì)于虛擬屏幕上的每個(gè)點(diǎn),研究人員對(duì)比了同時(shí)抵達(dá)兩個(gè)接收器的信號(hào),并通過由鋁十字架導(dǎo)致的延后制作了一個(gè)全息圖。虛擬的全息圖并不像傳統(tǒng)那樣,因?yàn)檠芯咳藛T不能通過向其照射更多無線電波來恢復(fù)圖像。相反,科學(xué)家利用計(jì)算機(jī)將無線電波在屏幕上適時(shí)向后拉到波陣面撞擊物體的地方。十字架隨后彈了出來。
“很明顯從圖像上看,那里有一個(gè)十字架。”鹽湖城猶他大學(xué)電氣工程師Neal Patwari說,“這令人印象深刻。”但他表示,這種方法可能在雜亂的環(huán)境中并不能很好地發(fā)揮作用。
此外,接收機(jī)和物體處于同一個(gè)屋子內(nèi),在那里很容易看得見十字架。在原理上,Reinhard說,可以把WiFi接收器放在屋子外面,對(duì)屋子內(nèi)的物體成像。然而,加拿大蒙特利爾麥吉爾大學(xué)計(jì)算工程師、并未參加此項(xiàng)研究的Mark Coates警示,這可能有難度,特別是如果墻上有金屬立筋時(shí),還可以反射無線電波。“基本上,有很多光波來自如此多的方向,這種技術(shù)將非常具有挑戰(zhàn)性。”Coates說。
Reinhard想的主要是把一系列WiFi感應(yīng)器放在一個(gè)工廠的天花板上,來制作能夠更好地跟蹤標(biāo)注著射頻識(shí)別標(biāo)簽的全息圖。Patwari提示,其他研究人員已經(jīng)研發(fā)了更簡單的方法利用偏離的WiFi信號(hào)跟蹤大樓內(nèi)人們的移動(dòng)。這樣的射頻跟蹤技術(shù)將很快啟動(dòng),Patwari預(yù)測:“未來5到10年,人們將會(huì)把WiFi更多地用于定位,而非交流。”(晉楠編譯)