В какой-то мере первоисточником RFID можно считать классическую радиолокацию; впрочем, это близкое (если не родственное) направление отличается тем, что объект идентификации не несет на себе собственную идентификационную метку.
С большей определенностью основополагающей работой в области технологий радиочастотной идентификации (Radio Frequency Identification, RFID) следует признать статью Гарри Стокмана «Коммуникация посредством отраженной энергии», опубликованную в октябре 1948 года. Стокман предложил идею идентификации объектов по отражению радиоволн, но, предвидя будущие сложности, заявил: «Прежде чем будут разрешены проблемы коммуникаций, основанных на отраженной энергии, предстоит выполнить огромную теоретическую и практическую работу». Это утверждение оказалось пророческим: для появления первых практических решений, реализующих радиочастотную идентификацию, потребовались фундаментальные исследования в физике, радиотехнике и электронике. Поэтому следующие шаги к RFID были сделаны только в конце 60-х — начале 70-х годов. Параллельно создавались первые средства для опознания самолетов (так называемые системы «свой/чужой») и уникальные подслушивающие аппараты нашего соотечественника Льва Термена.
«Эпохой Возрождения» RFID стали 70-е годы, когда в нескольких ведущих исследовательских центрах Соединенных Штатах, Великобритании и Швеции, в том числе лаборатории в Лос-Аламосе, были выполнены работы в области электромагнитной теории, позволившие заметно продвинуться к действующим системам RFID. В частности, их результаты дали возможность небольшим компаниям Sensormatic и Checkpoint, основанным в конце 60-х годов, выпустить на рынок так называемые «однобитные метки». Сегодня они знакомы каждому и в различном исполнении широко применяются в магазинах самообслуживания для защиты товаров от хищения.
Через несколько лет, в середине 70-х, технологии RFID привлекли внимание более крупных компаний наподобие Raytheon, RCA и Fairchild. Они разрабатывали активные и пассивные RFID-метки, область применения которых ограничивалась отслеживанием перемещения транспортных средств и животных. Такие метки впервые были использованы для прохождения контрольных пунктов на платных мостах и в тоннелях. Автоматическая оплата платных дорог стала одним из самых распространенных приложений RFID. Скажем, обладатель такой метки может проезжать через специальные ворота, расположенные на мосту Golden Gate в Сан-Франциско, со скоростью более 60 км/ч.
В 80-е годы аналогичные приложения стали разрабатываться в странах Западной Европы, но европейцы особенно преуспели в исследованиях, связанных с наблюдениями за миграцией животных. С развитием контейнерных перевозок открылась еще одна большая область применения меток RFID.
И все же, как бы ни были интересны относящиеся к RFID события XX века, они являются не более чем предысторией. А современная история этой технологии, грозящая непредсказуемыми последствиями, началась в 1999 году, когда был создан исследовательский центр Auto-ID Center в Массачусетском технологическом институте. Он просуществовал неполных четыре года и в октябре 2003 года, выполнив возложенную на него миссию, был закрыт. С небольшими кадровыми изменениями группа ученых, работавших в центре, переместилась в лабораторию Auto-ID Labs того же института, где продолжает фундаментальные исследования. Кроме того, наследниками Auto-ID Center стали лаборатории в нескольких крупных университетах Великобритании, Австралии, Японии, Швейцарии и Китая. Неудивительно, что значительная часть работ прикладного характера теперь ведется в частных компаниях. Совместная деятельность большого числа коллективов способствует созданию стандартов и компонентов следующего поколения Глобальной сети, которую часто называют Интернетом вещей (Internet of things, IoT).
Деятельность Auto-ID Center спонсировалась компаниями Coca-Cola, Gillette, Target, Home Depot и Wal-Mart. Они вложили свыше 20 млн. долл. в разработку идеи снабжения каждого изделия — каждой упаковки лезвий, каждой банки Coca-Cola и т.д. — идентификационной меткой, что кардинально изменит не только логистику, но и вообще сосуществование вещей в мире. Наличие меток позволит им «общаться» между собой, и, скажем, холодильник сможет сообщать хозяину о просроченных продуктах, а автомобиль не даст установить в себя бракованную деталь. Перечень возможных приложений ограничивается лишь фантазией.
С закрытием Auto-ID Center вопросами стандартизации соответствующих технологий в основном стала ведать независимая бесприбыльная организация EPCglobal. Ее основной функцией является создание сети EPCglobal Network, объединяющей разные секторы экономики.
Основная причина закрытия Центра заключается в том, что в изменившихся условиях масштаб деятельности, связанной с координацией работ и созданием отраслевых стандартов, вышел за университетские рамки. Однако не все так гладко, как об этом говорят. Между представителями МТИ и коммерческими компаниями остались существенные разногласия: ученые справедливо опасаются, что под влиянием требований рынка технология преждевременно превратится в продукты потребления. Кроме того, широкое использование RFID вызывает протесты либерально настроенных активистов, которые считают, что тотальное слежение за миром вещей может привести к ограничению гражданских свобод и вторжению в личное пространство. Возникла общественная организация «Потребители против вмешательства в личную жизнь и распространения на нее фискальной политики супермаркетов» (Consumers Against Supermarket Privacy Invasion and Numbering). В отличие от агрессивных «зеленых» ее представители признают неизбежность технического прогресса, но стремятся нейтрализовать его негативные последствия.
Основная миссия Auto-ID Center состояла в изменении отношения к технологиям RFID, их удешевлении и обеспечении их общедоступности. К началу работ стоимость одной метки превышала 1 долл. (для сравнения: метка штрихового кода стоит менее 3 центов). Было принято решение о необходимости преодоления психологического 5-центового барьера — только тогда технология может стать массовой. При этом решалась классическая задача: требовалось перевести бизнес из малотиражного с высокой маржой в массовый с низкой маржой, но большим объемом и, следовательно, с высокими общими доходами. Подобные задачи решаются во многих областях ИТ-рынка; скажем, персональные компьютеры годами дешевели, но соответствующий бизнес неуклонно рос.
Избранная Auto-ID Center стратегия создания дешевых меток базировалась на двух основных принципах. Во-первых, нужно было сократить сложность микросхемы, применяемой в метке, а именно ее площадь, количество кристаллов и емкость памяти. В имевшихся на тот момент дорогих метках использовались сложная методика разрешения коллизий (одновременный обмен данными с несколькими метками), а также довольно серьезное шифрование, а потому требовался существенный объем памяти. В Auto-ID Center был разработан протокол с разрешением конфликтов на основе протокола, который когда-то применялся в радиосети Alohanet, действовавшей на Гавайских островах (как известно, Alohanet стала прототипом для Ethernet). Кроме того, были упрощены методы защиты данных на метке. В итоге удалось создать настолько миниатюрный кристалл, что для работы с ним понадобилось разработать специализированные технические приемы.
Во-вторых, было принято решение о выносе основной массы данных из самой метки в сеть. В метке остался идентифицирующий код, получивший название электронного кода продукта (Electronic Product Code, EPC). Вынос информации и позволил снизить степень защищенности. Код EPC является своего рода указателем на то, где хранятся данные о продукте. Поддерживающая EPC инфраструктура разрабатывалась как вариант доменной системы имен (Domain Name System, DNS), используемой в Internet, и получила название «объектной системы имен» (Object Name System, ONS). ONS дает возможность найти в сети достоверного владельца данных, связанных с меткой, которая несет в себе код EPC. Инфраструктура обеспечивает систему сервисов EPCIS (EPC Information Service), основанную на архитектуре Web-сервисов и позволяющую выделять по EPC данные, которые хранятся в тех или иных репозиториях.
Схема, предложенная исследователями из Auto-ID Center, не имеет альтернативы. У нее есть хорошие перспективы быть признанной в качестве стандарта.
Автор первой RFID-метки
У Льва Сергеевича Термена (1896-1993) были французские корни, поэтому в мировой литературе его имя упоминается в оригинальной нотации — Leon Theremin. Сегодня он больше известен за рубежом, а в нашей стране практически забыт; правда, еще в начале 90-х годов вышла книга Б.М. Галеева, биографа Термена, знавшего его лично, и появлялись отдельные статьи в газетах. Из онлайновых публикаций, посвященных Термену, наиболее интересны материалы, размещенные на англоязычных ресурсах. В Европе и США действует сразу несколько общественных организаций, изучающих его наследие.
Удивительный это был человек. Его имя могло бы стоять в ряду великих русских ученых-эмигрантов В.К. Зворыкина, И.И. Сикорского и С.П. Тимошенко, хотя он не уехал из СССР. Термен никогда не был «органичным» по отношению к внутренней системе, что, впрочем, не помешало ему сотрудничать с КГБ. За неоднозначное отношение к спецслужбам Галеев назвал его «доктором Фаустом XX века» — образно, но, пожалуй, слишком сильно.
Самые серьезные творческие достижения Термена связаны с созданием удивительных электромузыкальных инструментов. Их было несколько, а один из них в честь его создателя даже был именован терменвоксом. В концертах популярного в 60-е годы ансамбля электромузыкальных инструментов обязательно исполнялось соло на терменвоксе. Звук извлекался с помощью свободного перемещения руки в поле, создаваемом небольшим шариком-антенной. Зарубежная премьера терменвокса состоялась в 1927 году, после чего началось десятилетие славы. Как в Старом, так и в Новом Свете Термен был принят на самом высоком уровне, он встречался с президентами, учеными и деятелями искусств, выступал в престижных залах. В нью-йоркской студии Термена неоднократно навещал Альберт Эйнштейн.
Сегодня, когда открывается какая-то часть архивов, мы нередко узнаем, что многие актеры и режиссеры, подолгу находившиеся в США в 30-е годы, сотрудничали с ОГПУ. Трудно себе представить, что Термен, имевший контакты на самом высшем уровне советского руководства, был свободен от таких обязательств. И в том, что дело обстоит именно так, убеждают некоторые его изобретения.
Инженерный дар у Термена проявился еще в гимназические годы, а юношей он самостоятельно строил физические приборы и готовил себя к карьере музыканта. Накануне Первой мировой войны Термен поступил в университет и одновременно — в консерваторию по классу виолончели. Кто знает, как сложилась бы его судьба, если бы не события 1917 года. В 20-е годы Термен работал в петроградском Физико-техническом институте, созданном академиком А.Ф. Иоффе, занимался радиоизмерением плотности и диэлектрической постоянной газов при разном давлении и температуре.
В процессе этой работы в 1921 году родилась идея терменвокса, и Термен получил патент № 780 «Музыкальный прибор с катодными лампами». Это был первый в мире концертный электромузыкальный инструмент, с которого началась слава ученого. О Термене узнали высшие руководители компартии и правительства, но их больше заинтересовали не музыкальные свойства нового прибора, а возможность использовать его в качестве радиосторожа. Ленин писал: «Обсудить, нельзя ли уменьшить караулы кремлевских курсантов посредством введения в Кремле электрической сигнализации (один инженер, Термен, показывал нам в Кремле свои опыты...)?». Впоследствии прибор применялся в ГОХРАНе, Эрмитаже и Госбанке.
Параллельно с работой над радиосторожем, терменвоксом и с участием в концертах Термен занимался передачей изображения на расстояние. Темой его дипломной работы (он не смог до войны завершить образование) было «Устройство электрического дальновидения». В 1927 году прибор показали военным и, как и следовало ожидать, тут же засекретили — он был нужен для «ночного дозора». А дальше началась заокеанская одиссея, и о нем надолго забыли.
По возвращении Термена из Америки судьба этого друга Эйнштейна и Чаплина сложилась по правилам того времени: лагерь на Колыме, «шарашка» с А.Н. Туполевым и С.П. Королевым. Он занимался радиомаяками для самолетов и в 1947 году (будучи заключенным!) получил Сталинскую премию первой степени. Поводом для награждения стало создание подслушивающего устройства «Буран». В комплект приборного комплекса входили датчик с мембраной, не нуждающейся в питании, и приемник, то есть «метка» и «считыватель» в терминологии RFID. Известно, что «Буран» был встроен в подаренное американскому послу Аверелу Гарриману чучело (по одним источникам — орла, по другим — тюленя) и успешно снабжал «органы» информацией. Многие эксперты считают «Буран» первой RFID-меткой. Следующим шпионским устройством стал прибор для съема звуковых колебаний с оконных стекол.
В 50-е и 60-е годы Термен работал в Московской консерватории. Потом он снова впал в немилость у властей и занял рабочую должность на физфаке МГУ.
