核心揭秘：从一台个人空气质量监测仪到智能手表

　　引子

　　"咱们的PAM终于开发出来啦！"姜小凡兴奋地在他的中关村办公室里与每位团队成员击掌庆贺着。

　　PAM是什么？姜小凡又是何许人？

　　这一切得从中国的大气污染说起。

　　为监测愈发严重的空气污染，中国政府一直执行基于PM10指数的空气质量标准，但是直到美国驻华大使骆家辉来京上任，中国公众才知道还有更可怕的PM2.5。

　　与水污染，人们可以选择喝净化水或特供水不同，PM2.5这种悬浮微粒无孔不入。因此PM2.5马上在人们心中引起了巨大恐慌，各公共场所都能见到不少捂着大口罩的人们，尤其是白领和机关聚集地。随后一场全国性的关于PM2.5监测的热议，促使政府在每日的空气质量播报中增加了PM2.5一项。

　　北京也在全市设立了20多个监测点，并购置了每套50万元左右的空气质量监测设备。

　　已有智能手机的人们也开始利用APP，从空气质量监测站公布的数据，获得有关PM2.5、PM10和空气质量指数的信息。然而，由于20个点的监测密度太小，这些数据只能代表北京的总体空气质量，并不能告诉人们周围PM2.5的具体情况，而这恰恰是每个人最关心的，也是最有价值的。

　　对于能够反映人们周围PM2.5情况的个人空气质量监测仪，虽然市场上也能买到，但基本上都是从美国进口的，价格对普通工薪族来说太贵了。例如，买一台 DustTrak II差不多得花5000美元，大约相当于普通美国人一个月的税前工资。便宜点的Dylos（见图1）也要500美元（约3000元人民币），相当于普通中国人一个月的工资。

　　PM2.5爆表触发设计灵感

　　2013年元旦过后不久的一天，包括北京在内的多地连续出现了严重雾霾天气。刚回国2年的中国英特尔物联技术研究院（简称物联院）首席架构师姜小凡博士（见图2），尽管之前对国内空气污染严重早有耳闻，来中国工作后也被迫逐步习惯了，但是PM2.5爆表的事实还是让他大为惊诧，并更加忧虑这种污染环境对公众健康的影响。

　　图1 美国进口的个人空气质量监测仪Dylos

　　图2 中国英特尔物联技术研究院首席架构师姜小凡博士

　　姜小凡在美国已生活了近20年，虽然冬季有些内陆地区有时也会出现灰色天气，但PM2.5数值很少有超过50的情况。偶尔有好朋友说，底特律的PM2.5达到60了，他和其他朋友都会惊呼："真的吗？Oh my God！要注意身体呀，尽量别外出啦。"

　　这时姜小凡在北京的家里，心里感到非常纠结："今天是周末，已经跟同事们说好了要加班的。是开车上班还是不开车呢？"犹豫再三，还是觉得开车能少吸一些 PM2.5。当坐在车里时，又想知道车内的空气质量是什么样。到了位于中关村的办公室后还在想："外面空气质量这么差还是别开窗通风了。可是，屋里的空气质量到底糟糕到了什么程度？"在随手打开空气净化器，过了一会儿之后，他又忍不住想知道净化的效果如何？

　　这一系列的纠结使坐在办公桌前的姜小凡突然萌生了一个念头，何不自己开发一款个人空气质量监测仪呢？

　　英特尔中国研究院有个很宽松的研究氛围，每位研究员可以随时做他喜欢的研究项目，而不用先向院领导汇报。等研究一段时间，有了眉目，需要申请大量研究经费时，可再向院里打立项报告。

　　心动不如行动，说做就做。

　　考虑到目前市场上已有的空气质量监测器价格昂贵，不适合大范围推广，且代表性极其有限。于是，他先花了几天时间，初步架构了开发平台：利用低成本分布式灰尘传感器获取海量、粗糙的小数据，通过物联网系统将这些数据送至云端。在云端大数据模型的帮助下，通过云处理技术将这些众包集映射成为有代表性的空气质量信息。

　　然后，他从院里物色了几位在传感器和云处理方面的设计师，成立了专门研究团队。动手能力很强的贾冀是姜小凡在美国卡内基梅隆的朋友引荐的，负责PAM硬件和嵌入式系统设计；曾在微软亚洲研究院实习过的程云，负责数据层和网络服务层的开发；张济显、李修成和彭倩分别负责数据可视化、数据挖掘和模型及用户行为判断的开发；物联院共同发起组织之一的中科院自动化所的副研究员刘禹，负责利用所收集的数据寻找污染源，并保持与政府部门的沟通。

　　核心揭秘

　　经过半年的研究，姜小凡领导的这个团队已初步开发出一种希望不超过200元人民币的便携式个人空气质量监测仪（Pervasive Air-Quality Monitoring，PAM），如图3所示。并计划将来布置在北京城区和郊区的2000个监测点，以便让用户随时随地了解身边的空气质量情况。

　　图3 姜小凡领导的研究团队正在开发的一种物美价廉的便携式个人空气质量监测仪（Pervasive Air-Quality Monitoring，PAM）

终端方面，在