一种可印刷的金属标签，并将它们变成“智能的”物联网设备

摘要：工程师们开发出一种可印刷的金属标签，可以贴在普通物体上，如水瓶，墙壁或门，并将它们变成“智能的”物联网设备。这种标签还可以制成纸一样薄的控制面板，可用于远程操控和Wi-Fi连接的扬声器，智能灯具和其他智能家用电器。金属标签通过在纸状材料上印刷铜箔图案制成，在触摸时会干扰在其上反射的Wi-Fi信号。

印刷的超薄柔性“LiveTag”智能电子标签和一张照片纸（最左侧）的对比图

这种金属标签通过在很薄的、柔性的纸状基板上印刷铜箔图案制成，通过设计电路图可以反射Wi-Fi信号。这种标签的工作方式基本上类似于“镜子”，可以反射来自Wi-Fi路由器的无线电信号。用户的手指触碰这些“镜子”时，会对其上反射的Wi-Fi信号形成干扰，以至于可以像手机一样，被Wi-Fi接收器远程侦测到。

这种标签可以粘贴在人们每天触摸和交互的普通物体上，如水杯、墙壁或门。于是，这些普通物体基本上变成了一种智能的物联网接入设备，每当用户与它们交互时，它们都可以发信号通知Wi-Fi设备。这种标签还可以制作成薄键盘或智能家居控制面板，可用于远程操作与Wi-Fi连接的扬声器，智能灯具和其他物联网设备。

“我们的愿景是进一步拓展物联网，让它不限于实现智能手机，智能手表和其他高端设备的连接，”资深作者、加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院电气和计算机工程、无线通信中心的张新宇（Xinyu Zhang）教授说道，“我们正在开发低成本，无电池，无芯片，可打印的传感器，它可以将日常物品变成物联网的一部分。”

张的团队将该技术命名为“LiveTag”。通过设计，这些金属标签仅反射Wi-Fi频率范围内的特定信号。通过改变制作的材料类型和印刷图案，研究人员还可以重新设计标签，以反射蓝牙，LTE或蜂窝等其他信号。

这种标签不需要电池，硅芯片或任何分立的电子元件，因此几乎不需要任何维护——无需更换电池，无需修理电路。

该团队在最近的网络系统设计和实施会议的USENIX研讨会上介绍了他们的工作。

智能标签

作为概念验证，研究人员使用LiveTag创建了一个纸一样薄的音乐播放器控制器，该控制器配有播放和暂停按钮，下一首音乐按钮和用于调节音量的滑动条。按钮和滑动条每个都包含至少一个金属标签，因此触摸它们中的任何一个都会向Wi-Fi设备发送信号。截至目前，研究人员只测试了LiveTag音乐播放器控制器以远程触发Wi-Fi接收器，但他们设想，当这种智能标签贴到墙壁、沙发扶手、衣服或其他物品表面上时，它能够远程控制连接Wi-Fi的音乐播放器或扬声器。

研究人员还将LiveTag改编为水合监测仪（HydrationMonitor）。他们将它贴到塑料水瓶上，并展示，它可以通过监测瓶子中的水位来跟踪用户的饮水量。瓶内的水以与手指触摸金属标签相同的方式影响标签的响应——只要瓶子不是由金属制成，因为金属制品可能屏蔽阻挡电磁信号。该智能标签内设计有多个谐振器，每个谐振器在特定的水位下都会解调（get detuned）。研究人员想象，这种智能标签可用于向用户的智能手机发送提醒以防止失水。

未来的应用

在更广泛的范围内，张新宇（音译）教授设想使用LiveTag技术跟踪人与日常物品的互动。例如，LiveTag也许可以被用作一种评估中风患者康复情况的低成本方法。

“当患者回家时，他们可以使用这项技术收集其与家中日常用品交互时产生的活动数据– 比如他们是否以正常方式打开或关闭门，他们是否能够捡起瓶装水。他们活动的数量，强度和频率数据，可以通过这种技术被记录下来并发送给医生，用于评估他们的康复情况”，张新宇教授说。“这一切都可以在舒适的家中完成，而不必继续回到诊所进行频繁的运动活动测试”他补充道。

另一个例子是在零售商店对产品进行标记，这样可以根据他们接触的产品评估客户的兴趣。张新宇教授说，商店可以使用LiveTag作为替代方案，它可以为客户提供更多隐私，而不是使用相机这种不是很保护隐私的方案。

下一步研究

研究人员也注意到了该技术的一些应用局限性。LiveTag目前无法使用距离超过一米（3英尺）的Wi-Fi接收器，因此研究人员目前正致力于提高标签灵敏度和检测范围。该团队的最终目标是开发一种使用普通纸张和油墨印刷制作标签的方法，这样可以使批量生产成本更低。

论文原题：《LiveTag：通过无源无芯片Wi-Fi标签感知人与物之间的互动》，共同作者包括威斯康星大学麦迪逊分校的Chuhan Gao和Yilong Li。