普适计算技术

                                                                                                          普适计算

普适计算最早起源于1988年Xerox PARC 实验室的一系列研究计划。在该计划中美国施乐(Xerox)公司PARC研究中心的Mark Weiser首先提出了普适计算的概念。1991年Mark Weiser在《Scientific American》上发表文章“The Computer for the 21st Century” ,正式提出了普适计算(ubiquitous computing)。Mark Weiser指出: 

    1.普适计算

“The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.”

     1999年,IBM也提出普适计算(IBM称之为pervasive computing)的概念,即为无所不在的,随时随地可以进行计算的一种方式。跟Weiser一样,IBM也特别强调计算资源普存于环境当中,人们可以随时随地获得需要的信息和服务。

     1999年欧洲研究团体ISTAG提出了环境智能(Ambient Intelligence)的概念。其实这是个跟普适计算类似的概念,只不过在美国等通常叫普适计算,而欧洲的有些组织团体则叫环境智能。二者提法不同,但是含义相同,实验方向也是一致的。

    2核心思想

科学家表示,普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所,计算设备将不只依赖命令行、图形界面进行人机交互,而更依赖“自然”的交互方式,计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。

在普适计算的环境中,无线传感器网络将广泛普及,在环保、交通等领域发挥作用;人体传感器网络会大大促进健康监控以及人机交互等的发展。各种新型交互技术(如触觉显示、OLED等)将使交互更容易、更方便。

   3目的

普适计算的目的是建立一个充满计算和通信能力的环境,同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起在这个融合空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化服务。在普适计算环境下, 整个世界是一个网络的世界, 数不清的为不同目的服务的计算和通信设备都连接在网络中, 在不同的服务环境中自由移动。

    4特点

    普适计算的含义十分广泛,所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。

    间断连接与轻量计算(即计算资源相对有限)是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

    在信息时代,普适计算可以降低设备使用的复杂程度,使人们的生活更轻松、更有效率。实际上,普适计算是网络计算的自然延伸,它使得不仅个人电脑,而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中,从而方便人们即时地获得信息并采取行动。

    目前,IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略,并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为,实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小,方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下,普适计算才有可能实现。

    科学家认为,普适计算是一种状态,在这种状态下,iPad等移动设备、谷歌文档或远程游戏技术Onlive等云计算应用程序、4G或广域Wi-Fi等高速无线网络将整合在一起,清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介的地位。随着每辆汽车、每台照相机、电脑、每块手表以及每个电视屏幕都拥有几乎无限的计算能力,计算机将彻底退居到“幕后”以至于用户感觉不到它们的存在。

5面临的挑战

  1.移动性问题

在普适计算时代,大量的嵌入式和移动信息工具将广泛连接到网络中,并且越来越多的通信设备需要在移动条件下接入网络。移动设备的移动性给 IPv4 协议中域名地址的唯一性带来麻烦。普适计算环境下需要按地理位置动态改变移动设备名,IPv4 协议无法有效解决这个问题, 为适应普适计算需要网络协议必须修改或增强。作为 IPv6 的重要组成部分, 移动连接特性可以有效地解决设备移动性问题。我国南方正在构建4G网络可以更好地提供数据传输,例如我国的物联网联盟这方面发展的就很好,有很多倡议。

    2.融合性问题

普适计算环境下,世界将是一个无线、有线与互联网三者合一的网络世界,有线网络和无线网络间的透明链接是一个需要解决的 问题。无 线通信技术发 展日新月异, 如 3G,GSM,GPRS,WAP,Bluetooth,802.11i 等层出不穷,加上移动通信设备的进一步完善, 使得无线的接入方式将占据越来越重要的位置, 因此有线与无线通信技术的融合就变得必不可少。而我国随着移动设备技术的提高,最广泛的是安卓系统,目前电信等也有了高速发展。

    3.安全性问题

普适计算环境下,物理空间与信息空间的高度融合、移动设备和基础设施之间自发的互操作会对个人隐私造成潜在的威胁;同时,移动计算多数情况下是在无线环境下进行的,移动节点需要不断地更新通信地址, 这也会导致许多安全问题。这些安全问题的防范和解决对 IPv4 提出了新的要求。

    4.发展预计

2010年6月份,微软开始将windows7的云计算能力作为卖点;谷歌公司也宣布Chrome操作系统比传统的操作系统更像网页浏览器。工业分析机构IDC预测,在2011年,移动设备的销量将超过计算机的销量。种种迹象表明,阻止人们从“个人电脑时代”跳跃到“普适计算时代”的主要壁垒已经倒塌。

    曾任施乐公司帕洛阿尔托研究中心研究员的约翰·史立·布朗表示,现在一切准备就绪,普适计算已向我们走来。

    普适计算是一个世界,在这个世界中,计算机遍布在我们周围,但我们意识不到它们的存在。而且,随着数字设备润物细无声地遍布在我们身边,并被赋予如此强大的计算能力,普适计算也使数据收集达到前所未有的规模。

    如果有了普适计算,所有现代汽车都配备的计算机芯片就会向中央程序提交有关实时路况的信息,为其他驾驶员所享用。

    另外,普适计算将大大减少普通消费者购买数字设备和处理任务的成本。在远程数据中心为云计算提供动力的处理器和硬盘驱动器可以为消费者使用,减少了他们购买这些设备所需的开销,消费者每个月可能只需支付网费,电视和汽车也将取代昂贵的电子产品。

显然,在目前这个人们仍然会偶然遇到座机、传真机的世界中,仅仅拥有普适计算的技术还无法保证它自动地被广泛地应用于日常生活中。在2011年或未来几年,许多技术进步将成为普适计算革命广泛扩散的基础。

    而我国在十八大之后也开始发展智能物联网,普适计算在我国应用能够将十分广泛。

    5.研究力量

普适计算的思想最早由已故的前Xerox PARC首席科学家Mark Weiser在1991年提出。这一思想从20世纪90年代后期开始得到广泛关注和接受,许多相关的研究计划纷纷启动,目前已成为国际上一个蓬勃发展的研究热点。目前,推动普适计算研究的力量来自三个方面:学术界、政府部门和产业界。

学术界

    1. 以普适计算为背景的研究计划广泛开展

    从20世纪90年代中后期开始,绝大多数美国和欧洲的知名大学和研究所都启动了相关的计划。美国的MIT、CMU、Stanford、UC Berkeley、UIUC、GIT,德国的GMD、University of Karlsruhe,英国的Cambridge、Lancaster等都开展了相关的研究。

    2. 相关学术会议大量召开

    目前已经形成了每年召开的两个国际会议系列,即1999年开始的UbiComp会议和从2000年开始的Pervasive Computing会议。此外,在20世纪90年代中期,其他各种形式的普适计算会议也已经召开了数十个,其中一部分以Workshop的形式在一些重要的学术会议上召开,如伴随CHI 97召开的“Ubiquitous Computing: The Impact on Future Interaction Paradigms and HCI Research”。

    3. 学术刊物广泛发行

    国际上目前已经发行了两种专门针对普适计算的期刊,即1997年创刊的《Personal and Ubiquitous Computing》和2001年创刊的《IEEE Pervasive Computing》。其他一些重要期刊也发行过相关的专刊,如1999年的《IBM Systems Journal Special Issue on Pervasive Computing》,2001年的《Special Issue of IEEE Personal Communications on Pervasive Computing》等。

政府部门。

    美国的DARPA、NSF、NIST都对普适计算研究提供了资助, DARPA专门设立了Ubiquitous Computing科目并资助了5个相关研究计划,分别是MIT的Oxygen、CMU的Invisible Computing(Aura)、OGI和GIT的InfoSphere、UC Berkeley的Endeavor和University of Washington的Portolano。在欧洲,由政府部门资助的项目有European Commission下IPTS资助的Ubiquitous Computing in Europe 计划、英国EPSRC资助的Equator计划等。

产业界

    20世纪末IT业突显的疲软使IT巨头们认识到桌面计算已经进入了发展的平稳期,促进产业继续发展的希望就落在普适计算上。因此,IBM、微软、Sun、HP、AT&T、Sony、Accenture等公司纷纷投入巨资开展普适计算方面的研究。其中,IBM是普适计算的积极鼓吹者,其属下的研究院专门开展了相应研究,普适计算的概念甚至已经进入该公司的产品营销层面。微软研究院也开展了Easy Living计划,研究普适计算的关键问题和应用,比尔·盖茨本人也多次声称:“PC时代仅仅是人类数字时代的摇篮期,未来将出现各种各样的数字和计算设备。”另外,美国也已经出现了许多以普适计算中的关键计算技术为依托的新兴计算机公司。

1999年,IBM提出普适计算(又叫普及计算)的概念。所谓普适计算指的是,无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式;无论何时何地,只要需要,就可以通过某种设备访问到所需的信息。

普适计算的含义十分广泛,所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等,间断连接与轻量计算(即计算资源相对有限)是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

    在信息时代,普适计算可以降低设备使用的复杂程度,使人们的生活更轻松、更有效率。实际上,普适计算是网络计算的自然延伸,它使得不仅个人电脑,而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中,从而方便人们即时地获得信息并采取行动。

目前,IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略,并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为,实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小,方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下,普适计算才有可能实现。

     普适计算的含义十分广泛,所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。

    间断连接与轻量计算(即计算资源相对有限)是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

    在信息时代,普适计算可以降低设备使用的复杂程度,使人们的生活更轻松、更有效率。实际上,普适计算是网络计算的自然延伸,它使得不仅个人电脑,而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中,从而方便人们即时地获得信息并采取行动。

    目前,IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略,并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为,实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小,方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下,普适计算才有可能实现。

    普适计算又称普存计算、普及计算(英文中叫做pervasive computing或者Ubiquitous computing)这一概念强调和环境融为一体的计算,而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下,人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。 

关于普适计算的英文来源

1 Ubiquitous Computing:强调了计算的无所不在性;

2 Pervasive Computing:强调了计算的普遍规律性;

3 Universality Computing:强调了计算规律的时空性;

     普适计算(Pervasive/Ubiquitous Computing)是计算、通信和数字技术等多种技术的融合,它把信息空间与人们生活的物理空间集成在一起成为一个整体,从而使计算和通信像水、电、空气这样的生活必需品。它充分满足了人们以“5A”方式使用计算设备的愿望,即任何人(Anybody)在任何地点(Anywhere)、任何时间(Anytime)可以使用任何设备(Anydevice)访问任何信息资源(Anything。

    从计算机科学的角度看,普适计算本质上是一种继主机计算(Mainframe Computing)和桌面计算(Desktop Computing)之后的全新的计算模式,它是移动计算(Mobile Computing)和分布式计算(Distributed Computing)的自然发展,而移动计算和分布式计算将随着普适计算技术得到进一步的发展和完善。

一般地,学术界把“普适计算”对应为Pervasive Computing,而工业界则对应为Ubiquitous Computing。

    个人认为,严格的区分没有必要。

    普适计算是指在普适环境下使人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任意时间都可以

    获得一定质量的网络服务的技术。

普适计算是在网络技术和移动计算的基础上发展起来的,其重点在于提供面向客户的、统

一的、自适应的网络服务。普适环境主要包括网络、设备和服务:网络环境包括Internet

、移动网络、电话网、电视网和各种无线网络等。普适计算设备更是多种多样,包括计算

机、手机、汽车、家电等能够通过任意网络上网的设备;服务内容包括计算、管理、控制

、资源浏览等。

    普适计算具有以下环境特点:在任何时间、任何地点、任何方式的方便服务,不同的网络(不同协议、不同带宽)、不同的设备(屏幕、平台、资源)、不同的个人偏好等。

普适计算的含义十分广泛,所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。

    间断连接与轻量计算(即计算资源相对有限)是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。

    在信息时代,普适计算可以降低设备使用的复杂程度,使人们的生活更轻松、更有效率。实际上,普适计算是网络计算的自然延伸,它使得不仅个人电脑,而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中,从而方便人们即时地获得信息并采取行动。

    目前,IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略,并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为,实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小,方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下,普适计算才有可能实现。

    普适计算的现在的国际研究方向 

目前,业界和高校的实验室均有普适计算项目推出,其原型系统通常由一些可移动的手持设备动态构成邻近网络,以提供各种普适计算应用。一些较为典型的项目如下。

  ——麻省理工学院(MIT)的Oxygen项目。其寓意是:未来计算象氧气一样无处不在并可自由获取。该项目将固定计算设备和移动设备通过可自动配置的网络连接起来。系统采用了包括休眠环境的自动转换等8种环境驱动技术。

  ——Microsoft公司的Easy Living研究项目。致力于智能环境的体系开发,涉及中间件、几何世界建模、定位感知、服务描述等技术。其关键特点是:机器视觉、多传感器的自动和半自动校准,以及独立于设备的通信。

  ——AT&T实验室和英国剑桥大学合作的研究项目Sentient Computing。通过用户接口、传感器,以及建立资源数据等手段,为系统提供基于用户和位置的数据更新能力,系统可无缝扩展到整个建筑物。

  ——卡内基.梅隆大学的Aura 项目。强调普适计算的中间件技术和应用设计,该项目包括3个子项目:Darwin智能网络,是Aura的核心;Coda分布式文件管理系统;Odyssey为资源自适应提供操作系统支持。该系统可容纳桌面、手持和可穿戴系统。

——此外,还有惠普公司的Cool Town项目、Everyday Computing项目;IBM的WebSphere Everyplace项目;华盛顿大学的Portolano项目等等。

下一个全球的人性化    

例子:早在我出生的那一年,Mark Weiser就提出了普适计算的概念。时隔22年,这个名词跟随者物联网,愈是走上了历史新的舞台。可惜,您是看不到了。  理论上说,这是第三代计算领域的崛起,也只是理论上而已。但是自认为,这个概念在中国未来的5到10年,才会更加的风光。  一切的一切,不管是什么发明还是发散,不过是滋生了人类懒惰的天性,说好听点,就是不断走向了人性化的世界。  普适计算,面纱是揭开的差不多了,但是实际上国际上并没有统一对其定义,说法多种。但目标都是“要建立一个充满计算和通信能力的环境,同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起”。清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算是信息空间与物理空间的融合,在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”而我自己的见解确实很简单的:下一个全球的人性化。下面让我来娓娓道来。  近50年间,计算机,通信,数字媒体三座大山飞速发展。先说这三座大山。计算机的发展大家都熟悉,如今是计算能力飞奔,容量是近10年从Mb走到了T,体积也是走到笔记本或者掌上电脑。再来说通信,小学bp机,初中手机,高中晓得了GPRS,大学发现3G的融入,更多高科技的通信只是听过没有玩弄过。有些商家就是抓住了这两座大山,搞出个上网本,小赚了一笔。数字媒体就不多说,我妈都晓得什么照相,音乐,影视等多媒体结合。苹果就是抓住了这三座大山,搞出了个Iphone,大赚了一笔。  这三座大山的发展,自然而让就会让你愿意朝着简单的方向砸钱。进大学我就晓得非买本本不可,为啥,就图个轻松和方便,现在我却发愁于不能随时随地的带着个“笨重”的本本游走,太傻。若是能够随时随地当用最简单的方式,获得自己想要的信息。那,就对了。说到重点了,即是将无所不在的信息空间与物理空间融合,这便是普适计算。上面我有说了,这个名词的风光普及时代在未来的5到10年(我们还能看到体验到,笑),也不绝对,在中国应该是这样,当你

渴望硬件设备从视野中消失并且将注意力放在任务本身的时候,本质上的要求是嵌入式技术人性化的运用于物联网。其实一句话:理论上的实践需要坚实的技术基础。  下面说下技术难点。  基本上是硬件感知与智能物体,普适网络,系统软件,人机交互这四块硬馒头。有些概念进入中国并对其研究自身就没有多少年,更准确的说法是这四块技术真正民用普及还无法做到。并不相信技术没有掌握。若是如此,神五神六怎么搞出来的我就不得知了。而这4块馒头在民间啃个5到10年,也就不奇怪了。  微软是一个神话,比尔.盖茨更是。但若是一如既往的修行于pc系统,路也可以看到头了。X86也是一个神话,但是速度和电耗比例更优的ARM和Cortex系列或许会占领下一个芯片山头。  把握好下一个全球的人性化,让生活更简单。

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