Dom > Izložba > Sadržaj

Sveprisutno računalstvo

Mar 08, 2019

Sveprisutno računanje (ili "ubicomp") je koncept u softverskom inženjerstvu i računalnoj znanosti gdje se računalstvo čini da se pojavi bilo kada i svugdje. Za razliku od stolnog računalstva, sveprisutno računanje može se dogoditi pomoću bilo kojeg uređaja, na bilo kojem mjestu iu bilo kojem obliku. Korisnik komunicira s računalom, što može postojati u mnogo različitih oblika, uključujući prijenosna računala, tablete i terminale u svakodnevnim predmetima kao što su hladnjak ili naočale. Temeljne tehnologije koje podržavaju sveprisutno računalstvo uključuju Internet, napredni middleware, operativni sustav, mobilni kod, senzore, mikroprocesore, nova I / O i korisnička sučelja, mreže, mobilne protokole, lokaciju i pozicioniranje te nove materijale.


Ova paradigma je također opisana kao prožimajuće računalstvo, ambijentalna inteligencija ili "svako". Svaki pojam naglašava malo različite aspekte. Kada se prije svega radi o predmetima koji su uključeni, to je također poznato kao fizičko računanje, Internet stvari, haptičko računanje i "stvari koje misle". Umjesto da predlaže jednu definiciju za sveprisutno računanje i za te srodne pojmove, predložena je taksonomija svojstava za sveprisutno računanje, iz koje se mogu opisati različite vrste ili okusa sveprisutnih sustava i aplikacija.


Sveprisutno računalstvo dotiče distribuirano računalstvo, mobilno računalstvo, računanje lokacije, mobilno umrežavanje, senzorske mreže, interakciju čovjek-računalo i umjetnu inteligenciju.


Temeljni koncepti

U svojoj srži, svi modeli sveprisutnog računalstva dijele viziju malih, jeftinih, robusnih umreženih uređaja za obradu, koji se distribuiraju na svim razinama u svakodnevnom životu i općenito se okreću na krajnje uobičajena mjesta. Primjerice, domaće sveprisutno računalno okruženje 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 hladnjaci "svjesni" njihovog prikladno označenog sadržaja, i da mogu isplanirati različite izbornike iz hrane koji su zapravo pri ruci i upozoriti korisnike na ustajalu ili razmaženu hranu.


Sveprisutno računalstvo predstavlja izazove u računalnoj znanosti: u projektiranju i inženjerstvu sustava, u modeliranju sustava i dizajnu korisničkog sučelja. Suvremeni modeli interakcije između čovjeka i računala, bilo da se radi o komandnoj liniji, upravljanju izbornicima ili GUI-ju, neprikladni su i neadekvatni za sveprisutni slučaj. To sugerira da se "prirodna" paradigma interakcije prikladna potpuno robusnom sveprisutnom računalstvu tek treba pojaviti - iako postoji i priznanje na tom polju koje na mnogo načina već živimo u ubicomp svijetu (vidi i glavni članak o Prirodnom korisniku) sučelja). Suvremeni uređaji koji podržavaju ovu potonju ideju uključuju mobilne telefone, digitalne audio uređaje, oznake za radiofrekvencijsku identifikaciju, GPS i interaktivne bijele ploče.


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


Kartice: nosivi uređaji veličine centimetra

Jastučići: ručni uređaji veličine decimetra

Ploče: uređaji za interaktivni prikaz veličine metra.

Ove tri forme koje je predložio Weiser karakterizirane su makro-veličinama, koje imaju planarni oblik i koje uključuju vizualne prikaze izlaza. Ako opustimo svaku od ove tri karakteristike, možemo proširiti ovaj raspon na mnogo raznovrsniji i potencijalno korisniji raspon sveprisutnih računalnih uređaja. Stoga su predložena tri dodatna oblika za sveprisutne sustave:


Prašina: minijaturni uređaji mogu biti bez vizualnog prikaza, npr. Mikro elektro-mehanički sustavi (MEMS), u rasponu od nanometara kroz mikrometre do milimetara. Vidi također Smart prašina.

Koža: tkanine na bazi svjetlosno emitirajućih i vodljivih polimera, organski kompjuterski uređaji, mogu se oblikovati u fleksibilnije neplanarne površine i proizvode kao što su odjeća i zavjese, vidi OLED zaslon. MEMS uređaj se također može oslikati na različitim površinama tako da različite fizičke strukture svijeta mogu djelovati kao umrežene površine MEMS-a.

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

U svojoj knjizi Rise of Network Network, Manuel Castells sugerira da postoji stalni pomak s već decentraliziranih, samostalnih mikroračunala i mainframe računala prema posve prožimajućem računalstvu. U svom modelu prožimajućeg računalnog sustava, Castells koristi primjer Interneta kao početak prožimajućeg računalnog sustava. Logički napredak od te paradigme je sustav u kojem ta logika umrežavanja postaje primjenjiva u svakom području svakodnevne aktivnosti, na svakom mjestu i svakom kontekstu. Castells predviđa sustav u kojem će milijarde minijaturnih, sveprisutnih inter-komunikacijskih uređaja biti prošireno diljem svijeta, "poput pigmenta u zidnoj boji".


Može se vidjeti da se sveprisutno računalstvo sastoji od više slojeva, od kojih svaki ima svoje uloge, koje zajedno čine jedinstveni sustav:


Sloj 1: sloj upravljanja zadacima


Nadgleda korisnički zadatak, kontekst i indeks

Kartografski zadatak korisnika je potrebno za usluge u okruženju

Upravljanje složenim ovisnostima

Sloj 2: sloj upravljanja okolišem


Praćenje resursa i njegovih mogućnosti

Za mapiranje potreba za uslugama, stanja korisničkih razina specifičnih mogućnosti

Sloj 3: sloj okoliša


Praćenje relevantnog resursa

Upravljanje pouzdanošću resursa



Povijest

Mark Weiser skovao je izraz "sveprisutno računanje" oko 1988. godine, tijekom svog mandata na mjestu glavnog tehnologa Xerox Palo Alto istraživačkog centra (PARC). Sam i sa ravnateljem 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 učinaka proširenja procesne snage

Priznajući 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 računalne znanosti, uključujući "filozofiju, fenomenologiju, antropologiju, psihologiju, postmodernizam, sociologiju" znanosti i feminističke kritike. On je eksplicitno govorio o "humanističkom podrijetlu" nevidljivog ideala u postmodernističkoj misli ", pozivajući se i na ironični distopijski roman Filipa K. Dicka Ubik.


Andy Hopper sa sveučilišta Cambridge UK predložio je i demonstrirao koncept "teleportiranja" - gdje aplikacije prate korisnika gdje god se kreće.


Roy Want, dok su istraživači i studenti koji rade pod Andyjem Hopperom na sveučilištu Cambridge, radili na "Active Badge System", koji je napredni sustav za računanje lokacije gdje je osobna mobilnost spojena s računalom.


Bill Schilit (sada na Googleu) također je radio neke ranije radove na ovu temu i sudjelovao na ranoj Mobile Computing radionici održanoj u Santa Cruzu 1996. godine.


Ken Sakamura sa Sveučilišta u Tokiju, Japan, vodi Ubiquitous Networking Laboratory (UNL), Tokio, kao i T-Engine Forum. Zajednički cilj Sakamurine Ubiquitous Networking specifikacije i T-Engine foruma je omogućiti svakodnevnom uređaju emitiranje i primanje informacija.


MIT je također pridonio značajnim istraživanjima u ovom području, osobito konzorciju stvari koje misle (Hiroshi Ishii, Joseph A. Paradiso i Rosalind Picard) u Media Labu i CSAIL napor poznat kao Project Oxygen. Ostali glavni suradnici su Ubicomp Lab Sveučilišta u Washingtonu (u režiji Shwetka Patela), College of Computing iz Georgia Tech-a, laboratorij za informiranje studenata Sveučilišta Cornell, NYU-ov program interaktivnih telekomunikacija, Odjel za informatiku UC Irvine, Sveučilište Ajou, Microsoft Research, Intel Research i Equator UCRi i CUS.


Primjeri

Jedan od najranijih sustava bio je "Live Wire" umjetnice Natalie Jeremijenko, također poznat kao "Dangling String", instaliran na Xerox PARC-u u vrijeme Marka Weisera. To je bio komadić vezan za koračni motor i kontroliran LAN vezom; mrežna aktivnost uzrokovala je trzanje niza, što je rezultiralo periferno vidljivom oznakom prometa. Weiser je to nazvao primjerom mirne tehnologije.


Sadašnja manifestacija ovog trenda je rasprostranjena difuzija mobilnih telefona. Mnogi mobilni telefoni podržavaju brzinu prijenosa podataka, video usluge i mobilne uređaje s moćnim računalnim mogućnostima. Iako ti mobilni uređaji nisu nužno manifestacije sveprisutnog računalstva, postoje primjeri, kao što je Japanski projekt Yaoyorozu ("Osam milijuna bogova") u kojem mobilni uređaji, zajedno s oznakama radiofrekvencijske identifikacije, pokazuju da je sveprisutno računanje već prisutno u nekom obliku.


Ambient Devices je proizveo "orb", "nadzornu ploču" i "vremensku svjetiljku": ovi ukrasni uređaji primaju podatke iz bežične mreže i izvješćuju o trenutnim događajima, kao što su cijene dionica i vrijeme, poput Nabaztaga kojeg proizvodi Violet Snowden ,


Australski futurist Mark Pesce proizveo je visoko konfigurabilnu svjetiljku s LED osvjetljenjem od 52 LED-a koja koristi Wi-Fi pod imenom MooresCloud nakon Moorovog zakona.


Unified Computer Intelligence Corporation pokrenula je uređaj nazvan Ubi - sveprisutno računalo koje je osmišljeno kako bi omogućilo interakciju glasom s kućom i omogućilo stalan pristup informacijama.


Sveprisutno računalno istraživanje usmjereno je na izgradnju okruženja u kojem računala omogućuju ljudima da usredotoče pozornost na odabrane aspekte okoliša i djeluju u nadzornim i političkim ulogama. Sveprisutno računalstvo naglašava stvaranje ljudskog računalnog sučelja koje može interpretirati i podržati korisnikove namjere. Na primjer, MIT-ov projekt Kisik pokušava stvoriti sustav u kojem je računanje jednako prožeto kao zrak:


U budućnosti, računanje će biti usmjereno na čovjeka. Bit će slobodno svugdje, poput baterija i utičnica, ili kisika u zraku koji udišemo ... Nećemo morati nositi vlastite uređaje s nama. Umjesto toga, generički uređaji koji se mogu konfigurirati, bilo ručni ili ugrađeni u okruženje, donijet će nam računanje, kad god nam zatreba i gdje god se nalazimo. Dok budemo komunicirali s tim "anonimnim" uređajima, oni će usvojiti naše osobnosti. Poštovat će naše želje za privatnošću i sigurnošću. Nećemo morati pisati, kliknuti ili učiti novi računalni žargon. Umjesto toga, komunicirat ćemo prirodno, koristeći govor i geste koje opisuju našu namjeru ...


To je temeljna tranzicija koja ne nastoji pobjeći od fizičkog svijeta i "ući u neki metalni, gigabajtski zaraženi kiberprostor", nego nam donosi računala i komunikacije, čineći ih "sinonimima za korisne zadatke koje izvode".


Mrežni roboti povezuju sveprisutne mreže s robotima, doprinoseći stvaranju novih stilova života i rješenja za rješavanje raznih društvenih problema, uključujući starenje stanovništva i skrb.


pitanja

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


Članak Linde Little i Pam Briggs o ovom pitanju privatnosti kaže: "Ovo su vrste načela privatnosti koje je industrija ustanovila - ali u posljednje dvije godine pokušavamo shvatiti da li takvi principi odražavaju Neka od ključnih istraživačkih pitanja kojima smo se bavili su: Koje su ključne zabrinutosti korisnika u vezi s upravljanjem privatnošću u sveprisutnom kontekstu i odražavaju li načela 'stručnosti' o privatnosti? Hoće li korisnici imati dovoljno povjerenja u postupke upravljanja privatnošću za upravljanje i administraciju svojih privatnosti? Motahari, et al., (2007) tvrde da ljudi nemaju potpuno razumijevanje prijetnji njihovoj privatnosti. sustavi su svjesni neprikladnog korištenja svojih osobnih podataka, zakonskih obveza i neadekvatne sigurnosti, manje su svjesni postavljanja preferencija za tko ima pristup i inferencije koje mogu napraviti promatranja drugih ljudi. Oni nadalje tvrde da je potreban holistički pristup jer tradicionalni pristupi i aktualna istraživanja nisu dovoljna za rješavanje prijetnji privatnosti u sveprisutnom računalstvu. Prepoznavajući - u skladu s brojnim drugim istraživačima (Harper i Singleton, 2001; Paine, et al., 2007) - da su pitanja privatnosti vjerojatno ovisna o situaciji, razvili smo metodu istraživanja koja prikazuje bogat kontekst korisnika kako bi dobili detaljnije informacije o onim čimbenicima privatnosti koji podupiru naše prihvaćanje sveprisutnog računalstva ".


Problemi s javnom politikom često „prethode duge sjene, dugi vlakovi aktivnosti“, koji se pojavljuju polako, desetljećima ili čak tijekom stoljeća. Postoji potreba za dugoročnim pogledom koji će voditi donošenje političkih odluka, jer će to pomoći u identificiranju dugoročnih problema ili mogućnosti povezanih s sveprisutnim računalnim okruženjem. Ove informacije mogu smanjiti nesigurnost i voditi odluke donositelja odluka i onih koji su izravno uključeni u razvoj sustava (Wedemeyer et al. 2001). Važno je razmotriti stupanj do kojeg se različita mišljenja oblikuju oko jednog problema. Neka pitanja mogu imati snažan konsenzus o njihovoj važnosti, čak i ako postoje velike razlike u mišljenju glede uzroka ili rješenja. Primjerice, malo će se ljudi razlikovati u svojoj procjeni vrlo opipljivog problema s fizičkim utjecajem kao što su teroristi koji koriste novo oružje za masovno uništenje kako bi uništili ljudski život. Gore navedene tvrdnje o problemima koje se bave budućim razvojem ljudske vrste ili izazovima identiteta imaju jasne kulturne ili vjerske implikacije i vjerojatno će imati veće razlike u mišljenju o njima.