Dom > Izložba > Sadržaj

Ubiquitous computing

Mar 08, 2019

Sveprisutno računanje (ili "ubicomp") je koncept u softverskom inženjerstvu i računarstvu gde se računarstvo pojavljuje u svakom trenutku i svuda. Za razliku od desktop računara, sveprisutno računanje se može dogoditi pomoću bilo kog uređaja, na bilo kojoj lokaciji iu bilo kom formatu. Korisnik komunicira sa računarom, koji može postojati u mnogim različitim oblicima, uključujući laptop računare, tablete i terminale u svakodnevnim objektima kao što su hladnjak ili naočale. Tehnologije koje podržavaju sveprisutno računanje uključuju Internet, napredni middleware, operativni sistem, mobilni kod, senzore, mikroprocesore, nove I / O i korisničke interfejse, mreže, mobilne protokole, lokaciju i pozicioniranje, i nove materijale.


Ova paradigma je takođe opisana kao prožimajuće računarstvo, ambijentalna inteligencija ili "svako". Svaki termin naglašava malo različite aspekte. Kada se primarno radi o predmetima koji su uključeni, to je takođe poznato kao fizičko računanje, Internet stvari, haptičko računanje i "stvari koje misle". Umjesto da predlaže jedinstvenu definiciju za sveprisutno računanje i za te srodne pojmove, predložena je taksonomija svojstava za sveprisutno računanje, iz koje se mogu opisati različite vrste ili ukusi sveprisutnih sistema i aplikacija.


Sveprisutno računarstvo dotiče se distribuiranog računarstva, mobilnog računanja, računanja lokacije, mobilnog umrežavanja, senzorskih mreža, interakcije između čovjeka i računala i umjetne inteligencije.


Core concepts

U svojoj suštini, svi modeli sveprisutnog računanja dijele viziju malih, jeftinih, robusnih umreženih uređaja za obradu, koji se distribuiraju na svim razinama u svakodnevnom životu i uglavnom se okreću do krajnje uobičajenih mjesta. Na primjer, domaća sveprisutna računarska okolina može povezati rasvjetu i kontrole okoliša s osobnim biometrijskim monitorima utkanim u odjeću tako da se uvjeti osvjetljavanja i grijanja u prostoriji mogu modulirati, kontinuirano i neprimjetno. Drugi uobičajeni scenarij postavlja da su frižideri "svjesni" njihovog prikladno označenog sadržaja, da mogu isplanirati različite menije iz hrane koja je zaista pri ruci i upozoriti korisnike na ustajalu ili razmaženu hranu.


Sveprisutno računarstvo predstavlja izazove u svim kompjuterskim znanostima: u projektiranju i inženjeringu sistema, u modeliranju sistema i dizajnu korisničkog interfejsa. Savremeni modeli interakcije između čoveka i računara, bilo da se radi o komandnoj liniji, meniju ili GUI-u, su neprikladni i neadekvatni za sveprisutni slučaj. Ovo sugerira da se "prirodna" paradigma interakcije koja odgovara potpuno robusnom sveprisutnom računalstvu tek treba pojaviti - iako postoji i priznanje u polju koje na mnogo načina već živimo u ubicomp svijetu (vidi i glavni članak o Prirodnom korisniku) sučelja). Savremeni uređaji koji pružaju podršku ovoj ideji uključuju mobilne telefone, digitalne audio plejere, radio-frekventne identifikacione oznake, GPS i interaktivne table.


Mark Weiser je predložio tri osnovna oblika za sveprisutne sistemske uređaje (vidi i pametni uređaj): tabovi, pločice i ploče.


Tabulatori: nosivi uređaji veličine centimetra

Jastučići: ručni uređaji veličine decimetra

Ploče: uređaji za interaktivni prikaz veličine metra.

Ove tri forme koje je predložio Weiser karakteriziraju makro-veličine, koje imaju planarnu formu i uključuju ugrađene vizualne prikaze. Ako opustimo svaku od ove tri karakteristike, možemo proširiti ovaj opseg na mnogo raznovrsniji i potencijalno korisniji opseg sveprisutnih računalnih uređaja. Stoga su predložena tri dodatna oblika za sveprisutne sisteme:


Prašina: minijaturni uređaji mogu biti bez vizuelnih izlaznih prikaza, npr. Mikro elektro-mehanički sistemi (MEMS), u rasponu od nanometara do mikrometara do milimetara. Pogledajte i Smart prašinu.

Koža: tkanine na bazi svetlećih i provodljivih polimera, organski kompjuterski uređaji, mogu se oblikovati u fleksibilnije neplanarne površine i proizvode kao što su odeća i zavese, vidi OLED ekran. MEMS uređaj može biti oslikan na različitim površinama tako da različite fizičke strukture svijeta mogu djelovati kao umrežene površine MEMS-a.

Glina: ansambli MEMS-a se mogu formirati u proizvoljne trodimenzionalne oblike kao artefakti koji podsjećaju na različite vrste fizičkih objekata (vidi i Tangible interface).

U svojoj knjizi Rise of Network Society, Manuel Castells sugerira da postoji stalni pomak od već decentraliziranih, samostalnih mikroračunala i mainframe-a prema potpuno prožimajućim računalima. U svom modelu prožimajućeg računarskog sistema, Castells koristi primer Interneta kao početak prožimajućeg računarskog sistema. Logički napredak iz te paradigme je sistem u kojem ta logika umrežavanja postaje primjenljiva u svakom području svakodnevne aktivnosti, u svakoj lokaciji i svakom kontekstu. Castells predviđa sistem u kojem će milijarde minijaturnih, sveprisutnih inter-komunikacijskih uređaja biti raširene širom svijeta, "kao pigment u zidnoj boji".


Može se videti da se sveprisutno računanje sastoji od više slojeva, od kojih svaki ima svoje uloge, koje zajedno čine jedan sistem:


Sloj 1: sloj upravljanja zadacima


Nadgleda korisnički zadatak, kontekst i indeks

Mapiranje korisničkog zadatka na potrebu za uslugama u okruženju

Upravljanje složenim zavisnostima

Sloj 2: sloj upravljanja okolišem


Nadgledanje resursa i njegovih mogućnosti

Da bi se mapirala potreba za uslugama, stanja korisničkih nivoa specifičnih mogućnosti

Sloj 3: sloj okoline


Nadgledanje relevantnog resursa

Upravljanje pouzdanošću resursa



istorija

Mark Weiser je skovao frazu "sveprisutno računanje" oko 1988. godine, tokom njegovog mandata na mestu glavnog tehnologa Xerox Palo Alto istraživačkog centra (PARC). I sam i sa direktorom PARC-a i glavnim znanstvenikom Johnom Seely Brownom, Weiser je napisao neke od najranijih radova na tu temu, uglavnom ih definirajući i skicirajući njihove glavne brige.


Prepoznavanje efekata proširenja procesne snage

Shvativši da bi proširenje procesorske moći u svakodnevne scenarije zahtijevalo razumijevanje društvenih, kulturnih i psiholoških fenomena izvan njegovog pravog okvira, Weiser je bio pod utjecajem mnogih područja izvan računarske znanosti, uključujući "filozofiju, fenomenologiju, antropologiju, psihologiju, postmodernizam, sociologiju znanosti i feminističke kritike ”. On je eksplicitno govorio o "humanističkom porijeklu" nevidljivog ideala u postmodernističkoj misli ", pozivajući se i na ironični distopijski roman Filipa K. Dika Ubik.


Andy Hopper sa Cambridge University UK je predložio i demonstrirao koncept "Teleporting" - gdje aplikacije prate korisnika gdje god se on / ona kreće.


Roy Want, dok su istraživači i studenti koji rade pod Andyjem Hopperom na Univerzitetu u Kembridžu, radili na "Active Badge System", koji je napredni sistem za računanje lokacija gdje se osobna mobilnost spaja sa računalom.


Bill Schilit (sada na Google-u) je takođe radio neke ranije radove na ovoj temi i učestvovao na ranoj Mobile Computing radionici održanoj u Santa Kruzu 1996. godine.


Ken Sakamura sa Univerziteta u Tokiju, Japan predvodi Ubiquitous Networking Laboratory (UNL), Tokio, kao i T-Engine Forum. Zajednički cilj Sakamurine Ubiquitous Networking specifikacije i T-Engine foruma, je da omogući svakom svakodnevnom uređaju da emituje i prima informacije.


MIT je takođe doprineo značajnim istraživanjima u ovoj oblasti, posebno konzorcijumu Things That Think (režirao Hiroshi Ishii, Joseph A. Paradiso i Rosalind Picard) u Media Labu i CSAIL napor poznat kao Project Oxygen. Ostali veliki doprinosi uključuju Ubicomp Lab Univerziteta u Vašingtonu (režija: Shwetak Patel), Koledž računarstva Georgia Tech-a, Cornell univerzitetska laboratorija za ljudska znanja, NYU-ov Interaktivni telekomunikacijski program, Odsjek za informatiku UC Irvine, Microsoft Research, Intel Research i Equator, Univerzitet Ajou UCRi & CUS.


Primjeri

Jedan od najranijih sistema bio je "Live Wire" umetnice Natalie Jeremijenko, poznat i kao "Dangling String", instaliran na Xerox PARC-u u vrijeme Mark Weiser-a. To je bio komadić vezan za koračni motor i kontrolisan LAN vezom; mrežna aktivnost je izazvala trzanje niza, što je dalo periferno uočljivu indikaciju prometa. Weiser je ovo nazvao primjerom mirne tehnologije.


Sadašnja manifestacija ovog trenda je široko rasprostranjena difuzija mobilnih telefona. Mnogi mobilni telefoni podržavaju brzinu prijenosa podataka, video servise i mobilne uređaje sa moćnim računalnim mogućnostima. Iako ovi mobilni uređaji nisu nužno manifestacije sveprisutnog računanja, postoje primeri, kao što je projekat Yaoyorozu ("Osam miliona bogova") u kojem mobilni uređaji, zajedno sa oznakama za identifikaciju radio frekvencija, pokazuju da je sveprisutno računanje već prisutno u nekom obliku.


Ambient Devices je proizveo "orb", "kontrolnu tablu" i "vremensku pratnju": ovi ukrasni uređaji primaju podatke iz bežične mreže i izvještavaju o trenutnim događajima, kao što su cijene dionica i vrijeme, kao što je Nabaztag koji proizvodi Violet Snowden .


Australski futurista Mark Pesce proizveo je visoko konfigurabilnu lampu sa LED osvetljenjem od 52 LED-a koja koristi Wi-Fi pod imenom MooresCloud nakon Moorovog zakona.


Unified Computer Intelligence korporacija je pokrenula uređaj nazvan Ubi - sveprisutni računar koji je dizajniran da omogući interakciju glasa sa kućom i omogući stalan pristup informacijama.


Sveprisutno istraživanje u oblasti računara usredsređeno je na izgradnju okruženja u kojem kompjuteri omogućavaju ljudima da fokusiraju pažnju na odabrane aspekte okruženja i da djeluju u ulogama nadzora i kreiranja politika. Sveprisutno računanje naglašava stvaranje ljudskog računarskog interfejsa koji može interpretirati i podržati korisnikovu namjeru. Na primer, MIT-ov projekat Kiseonik nastoji da stvori sistem u kojem je računanje jednako prožeto kao vazduh:


U budućnosti, računanje će biti usmjereno na ljude. Biće slobodno dostupan svuda, kao što su baterije i utičnice, ili kiseonik u vazduhu koji udišemo ... Nećemo morati da nosimo sopstvene uređaje sa nama. Umesto toga, podesivi generički uređaji, ručni ili ugrađeni u okruženje, donose nam računanje, kad god nam zatreba i gde god da smo. U interakciji sa ovim "anonimnim" uređajima, oni će usvojiti naše lične podatke. Poštovat će naše želje za privatnošću i sigurnošću. Nećemo morati da kucamo, kliknemo ili naučimo novi kompjuterski žargon. Umesto toga, komunicirat ćemo prirodno, koristeći govor i geste koje opisuju našu namjeru ...


Ovo je fundamentalna tranzicija koja ne teži da pobegne iz fizičkog sveta i "uđe u neki metalni, gigabajt-zaraženi sajber-prostor", već nam donosi računare i komunikacije, čineći ih "sinonimima za korisne zadatke koje obavljaju".


Mrežni roboti povezuju sveprisutne mreže s robotima, doprinoseći stvaranju novih stilova života i rješenja za rješavanje različitih socijalnih problema, uključujući starenje stanovništva i njegu.


Problemi

Privatnost je najčešće navođena kritika sveprisutnog računarstva (ubicomp) i može biti najveća prepreka njenom dugoročnom uspjehu.


U članku Linde Little i Pam Briggs o ovom pitanju o privatnosti, navodi se: "Ovo su principi privatnosti koje je industrija ustanovila - ali u protekle dvije godine pokušavamo da shvatimo da li takvi principi odražavaju Neka od ključnih istraživačkih pitanja kojima smo se bavili su: Koje su ključne brige korisnika u vezi sa upravljanjem privatnošću u sveprisutnom kontekstu i da li one odražavaju principe 'stručnosti' o privatnosti? Da li će korisnici imati dovoljno povjerenja u procedure upravljanja privatnošću za upravljanje i administraciju svojih privatnosti? Motahari, et al., (2007) tvrde da ljudi nemaju potpuno razumijevanje prijetnji njihovoj privatnosti. Sistemi su svjesni neprikladnog korištenja svojih osobnih informacija, zakonskih obaveza i neadekvatne sigurnosti što su manje svjesni postavljanja preferencija za osobe koje imaju pristup i zaključci koji mogu biti napravljeni na osnovu zapažanja drugih ljudi. Oni dalje tvrde da je potreban holistički pristup, jer tradicionalni pristupi i aktuelna istraživanja nisu dovoljna da se bave prijetnjama privatnosti u sveprisutnom računanju. Prepoznavši - u skladu sa brojnim drugim istraživačima (Harper & Singleton, 2001; Paine, et al., 2007) - da je zabrinutost u pogledu privatnosti vrlo zavisna od situacije, razvili smo metod istraživanja koji prikazuje bogat kontekst korisnika kako bi se dobile detaljnije informacije o onim faktorima privatnosti koji podupiru naše prihvaćanje sveprisutnog računanja “.


Problemi javne politike često „prethode dugačke sjene, dugi vozni poduhvati“, koji se pojavljuju polako, tokom decenija ili čak tokom jednog veka. Postoji potreba za dugoročnim pogledom koji će voditi donošenje političkih odluka, jer će to pomoći u identifikaciji dugoročnih problema ili mogućnosti vezanih za sveprisutnu računalnu okolinu. Ove informacije mogu smanjiti neizvjesnost i voditi odluke donositelja odluka i onih koji su direktno uključeni u razvoj sistema (Wedemeyer et al. 2001). Važno je razmotriti stepen u kojem se različita mišljenja oblikuju oko jednog problema. Neka pitanja mogu imati snažan konsenzus o njihovoj važnosti, čak i ako postoje velike razlike u mišljenju u pogledu uzroka ili rješenja. Na primjer, malo ljudi će se razlikovati u svojoj procjeni o vrlo opipljivom problemu s fizičkim posljedicama kao što su teroristi koji koriste novo oružje za masovno uništenje kako bi uništili ljudski život. Gore navedene izjave problema koje se odnose na buduću evoluciju ljudske vrste ili izazove identitetu imaju jasne kulturne ili vjerske implikacije i vjerovatno će imati veće odstupanje u mišljenju o njima.