Dom > Razstava > Vsebine

Vseprisotno računalništvo

Mar 08, 2019

Vseprisotno računalništvo (ali "ubicomp") je koncept v programskem inženirstvu in računalništvu, kjer se računalništvo pojavlja kadarkoli in povsod. V nasprotju z namiznim računalnikom se lahko vseprisotno računalništvo izvaja s katero koli napravo, na kateri koli lokaciji in v kateri koli obliki. Uporabnik komunicira z računalnikom, ki lahko obstaja v različnih oblikah, vključno s prenosnimi računalniki, tablicami in terminali v vsakodnevnih predmetih, kot so hladilnik ali očala. Tehnologije, ki podpirajo vseprisotno računalništvo, vključujejo internet, napredno vmesno programsko opremo, operacijski sistem, mobilno kodo, senzorje, mikroprocesorje, nove V / I in uporabniške vmesnike, omrežja, mobilne protokole, lokacijo in pozicioniranje ter nove materiale.


Ta paradigma je opisana tudi kot pervazivno računalništvo, ambientalna inteligenca ali "vsaka". Vsak izraz poudarja nekoliko drugačne vidike. Ko gre predvsem za predmete, ki so vpleteni, so znani tudi kot fizično računalništvo, internet stvari, haptično računalništvo in "stvari, ki razmišljajo". Namesto predlaganja enotne definicije za vseprisotno računalništvo in za te povezane izraze je bila predlagana taksonomija lastnosti za vseprisotno računalništvo, iz katere lahko opišemo različne vrste ali okuse vseprisotnih sistemov in aplikacij.


Vseprisotno računalništvo se nanaša na porazdeljeno računalništvo, mobilno računalništvo, računanje lokacije, mobilno omrežje, senzorska omrežja, interakcije človek-računalnik in umetno inteligenco.


Temeljni koncepti

V središču so vsi modeli vseprisotnega računalništva, ki si delijo vizijo majhnih, poceni, robustnih omrežnih naprav za obdelavo podatkov, ki so razporejene na vseh ravneh v vsakdanjem življenju in se na splošno obračajo k izrazito običajnim krajem. Na primer, domače vseprisotno računalniško okolje lahko med seboj poveže razsvetljavo in nadzor okolja z osebnimi biometričnimi monitorji, ki so vtkani v oblačila, tako da se lahko pogoji osvetlitve in ogrevanja v sobi spreminjajo, stalno in neopazno. Še en običajen scenarij je, da se hladilniki "zavedajo" svoje ustrezno označene vsebine, da lahko načrtujejo različne menije iz hrane, ki so dejansko na voljo, in opozarjajo uporabnike na zastarelo ali pokvarjeno hrano.


Vseprisotno računalništvo predstavlja izzive v računalništvu: načrtovanje sistemov in inženiring, modeliranje sistemov in oblikovanje uporabniškega vmesnika. Sodobni modeli interakcij med človekom in računalnikom, ne glede na to, ali so narejeni v ukazni vrstici, na meniju ali na osnovi GUI, so neprimerni in neustrezni za vseprisotni primer. To nakazuje, da se "naravna" paradigma interakcij, primerna za popolnoma robustno vseprisotno računalništvo, še ni pojavila - čeprav je tudi na tem področju priznanje, da v mnogih pogledih že živimo v ubicomp svetu (glej tudi glavni članek o naravnem uporabniku) vmesniki). Sodobne naprave, ki podpirajo to idejo, vključujejo mobilne telefone, digitalne avdio predvajalnike, radiofrekvenčne identifikacijske oznake, GPS in interaktivne table.


Mark Weiser je predlagal tri osnovne oblike za vseprisotne sistemske naprave (glej tudi pametna naprava): zavihki, blazinice in plošče.


Kartice: nosljive naprave velikosti centimetra

Blazinice: ročne naprave velikosti decimetra

Plošče: interaktivne prikazovalne naprave velikosti meter.

Za te tri oblike, ki jih je predlagal Weiser, je značilna makro-velika velikost, ki ima planarno obliko in vsebujejo vizualne prikazovalnike. Če sprostimo vsako od teh treh značilnosti, lahko to območje razširimo na veliko bolj raznoliko in potencialno bolj uporabno paleto vseprisotnih računalniških naprav. Zato so bile predlagane tri dodatne oblike za vseprisotne sisteme:


Prah: miniaturne naprave so lahko brez vidnih prikazov, npr. Mikro elektro-mehanski sistemi (MEMS), ki segajo od nanometrov do mikrometrov do milimetrov. Glejte tudi Smart prah.

Koža: tkanine, ki temeljijo na svetlobno odpornih in prevodnih polimerih, organske računalniške naprave, se lahko oblikujejo v bolj prilagodljive neplanarne prikazne površine in izdelke, kot so oblačila in zavese, glej OLED zaslon. MEMS napravo lahko tudi naslikamo na različne površine, tako da lahko različne fizične svetovne strukture delujejo kot omrežne površine MEMS.

Glina: ansambli MEMS se lahko oblikujejo v poljubne tridimenzionalne oblike kot artefakti, ki spominjajo na veliko različnih vrst fizičnih objektov (glej tudi Oprijemljiv vmesnik).

V svoji knjigi Rise of the Network Society, Manuel Castells, pravi, da obstaja stalni premik od že decentraliziranih, samostojnih mikroračunalnikov in osrednjih računalnikov k povsem prodornemu računalništvu. V svojem modelu pervazivnega računalniškega sistema Castells uporablja primer interneta kot začetek prodornega računalniškega sistema. Logično napredovanje iz te paradigme je sistem, v katerem ta logika povezovanja postane uporabna v vsakem območju dnevne dejavnosti, na vsakem mestu in v vsakem kontekstu. Castells predvideva sistem, v katerem bodo milijarde miniaturnih, vseprisotnih inter-komunikacijskih naprav razširjene po vsem svetu, "kot pigment v stenski barvi".


Za vseprisotno računalništvo je razvidno, da je sestavljeno iz več plasti, vsaka s svojimi vlogami, ki skupaj tvorijo enoten sistem:


Sloj 1: sloj upravljanja opravil


Spremlja uporabniško nalogo, kontekst in indeks

Zemljevid uporabnika nalaga potrebo po storitvah v okolju

Za upravljanje kompleksnih odvisnosti

Sloj 2: sloj upravljanja z okoljem


Spremljanje virov in njegovih zmogljivosti

Za preslikavo potreb storitev, stanja uporabniških ravni določenih zmogljivosti

Sloj 3: sloj okolja


Spremljanje ustreznega vira

Za upravljanje zanesljivosti virov



Zgodovina

Mark Weiser je sklenil frazo "vseprisotno računalništvo" okoli leta 1988, v času njegovega mandata kot glavni tehnolog v Xerox Palo Alto raziskovalnem centru (PARC). Sam in z direktorjem PARC-ja ter glavnim znanstvenikom Johnom Seelyjem Brownom je Weiser napisal nekaj prvih člankov o tej temi, v veliki meri pa jo je opredelil in skiciral njegove glavne skrbi.


Prepoznavanje učinkov razširitve procesorske moči

Zavedajoč se, da bi razširitev procesorske moči v vsakdanje scenarije zahtevala razumevanje družbenih, kulturnih in psiholoških pojavov onstran njegovega pravega pomena, so na Weiserja vplivala številna področja zunaj računalništva, vključno s "filozofijo, fenomenologijo, antropologijo, psihologijo, postmodernizmom, sociologijo" znanosti in feministične kritike “. Izrecno je govoril o "humanističnem izvoru" nevidnega ideala v postmoderni miselnosti ", pri čemer se je skliceval tudi na ironično distopijo romana Filipa K. Dicka Ubika.


Andy Hopper iz Univerze v Cambridgeu je predlagal in predstavil koncept "Teleporting" - kjer aplikacije sledijo uporabniku povsod, kjer se premika.


Roy Want, medtem ko je raziskovalec in študent, ki je delal pod okriljem Andyja Hopperja na Univerzi v Cambridgeu, delal na "Active Badge System", ki je napredni računalniški sistem, kjer je osebna mobilnost združena z računalništvom.


Bill Schilit (zdaj pri Googlu) je opravil tudi nekaj prejšnjih del na to temo in sodeloval na zgodnji delavnici Mobile Computing v Santa Cruzu leta 1996.


Ken Sakamura z Univerze v Tokiu, Japonska, vodi Ubiquitous Networking Laboratory (UNL), Tokio in T-Engine Forum. Skupni cilj Sakamurine specifikacije za vseobsegajoče omrežje in forum T-Engine je omogočiti vsakemu vsakodnevnemu oddajanju in sprejemanju informacij.


MIT je prav tako prispeval pomembne raziskave na tem področju, predvsem konzorcij Things to Think (režija Hiroshi Ishii, Joseph A. Paradiso in Rosalind Picard) v Media Labu in napor CSAIL, imenovan Project Oxygen. Med drugimi pomembnejšimi sodelavci so Ubicomp Lab Univerze v Washingtonu (režiser Shwetak Patel), College Tech Computing v Georgia Tech, Laboratorij za osebno informacijo Cornell University, Interaktivni telekomunikacijski program NYU, Oddelek za informatiko UC Irvine, Microsoft Research, Intel Research in Equator, Univerza v Ajouju UCRi & CUS.


Primeri

Ena od prvih vseprisotnih sistemov je bila "Live Wire" umetnice Natalie Jeremijenko, znana tudi kot "Dangling String", nameščena na Xerox PARC v času Mark Weiserja. To je bila vrvica, pritrjena na koračni motor in nadzorovana z LAN povezavo; omrežna aktivnost je povzročila, da se je niz strmoglavil, kar je povzročilo periferno opazno označitev prometa. Weiser je to opisal kot primer mirne tehnologije.


Sedanja manifestacija tega trenda je razširjena razširjenost mobilnih telefonov. Številni mobilni telefoni podpirajo visokohitrostni prenos podatkov, video storitve in mobilne naprave z zmogljivo računalniško zmogljivostjo. Čeprav te mobilne naprave niso nujno manifestacije vseprisotnega računalništva, obstajajo primeri, kot je japonski projekt Yaoyorozu ("osem milijonov bogov"), v katerem mobilne naprave, povezane z identifikacijskimi oznakami radijskih frekvenc, dokazujejo, da je prisotno računalništvo že prisotno v neki obliki.


Podjetje Ambient Devices je izdelalo "orb", "armaturno ploščo" in "vremenski svetilnik": te dekorativne naprave sprejemajo podatke iz brezžičnega omrežja in poročajo o trenutnih dogodkih, kot so cene delnic in vreme, kot je Nabaztag, ki ga je izdelal Violet Snowden .


Avstralski futurist Mark Pesce je izdelal visoko konfigurirano 52-LED žarnico s svetilko, ki uporablja Wi-Fi po Mooresovem zakonu.


Unified Computer Intelligence Corporation je uvedla napravo Ubi - vseprisotni računalnik, ki je zasnovana tako, da omogoča glasovno interakcijo z domom in zagotavlja stalen dostop do informacij.


Vseprisotne računalniške raziskave so se osredotočile na izgradnjo okolja, v katerem računalniki omogočajo ljudem, da se osredotočijo na izbrane vidike okolja in delujejo v nadzornih in političnih vlogah. Vseprisotno računalništvo poudarja ustvarjanje človeškega računalniškega vmesnika, ki lahko razlaga in podpira uporabnikove namere. Na primer, projekt Kisik MIT skuša ustvariti sistem, v katerem je izračun tako razširjen kot zrak:


V prihodnosti bo računanje osredotočeno na človeka. To bo prosto dostopno povsod, kot so baterije in električne vtičnice, ali kisik v zraku, ki ga dihamo. Namesto tega bodo nam nastavljive generične naprave, bodisi ročne ali vgrajene v okolje, prinesle računanje, kadar koli ga potrebujemo in kjerkoli že smo. Ko bomo sodelovali s temi "anonimnimi" napravami, bodo sprejeli naše informacijske osebnosti. Spoštovali bodo naše želje po zasebnosti in varnosti. Ne bomo morali tipkati, klikniti ali se učiti novega računalniškega žargona. Namesto tega bomo komunicirali naravno, z uporabo govora in kretenj, ki opisujejo naš namen ...


To je temeljni prehod, ki ne skuša pobegniti iz fizičnega sveta in "vstopi v nek kovinski, gigabajtni, kibernetski prostor", temveč nam prinaša računalnike in komunikacije, kar jih "sinonim za koristne naloge, ki jih opravljajo".


Omrežni roboti povezujejo vseprisotna omrežja z roboti, kar prispeva k ustvarjanju novih načinov življenja in rešitev za reševanje različnih socialnih problemov, vključno s staranjem prebivalstva in zdravstveno nego.


Vprašanja

Zasebnost je najbolj pogosto navedena kritika vseprisotnega računalništva (ubicomp) in je lahko največja ovira za njen dolgoročni uspeh.


Članek Linde Little in Pam Briggs o tem vprašanju zasebnosti navaja: "To so načela zasebnosti, ki jih je določila industrija - toda v zadnjih dveh letih smo poskušali razumeti, ali ta načela odražajo Nekatera ključna raziskovalna vprašanja, ki smo jih obravnavali, so: Kakšne so ključne skrbi uporabnikov v zvezi z upravljanjem zasebnosti v vseprisotnem kontekstu in ali odražajo načela "strokovnjakov" o varstvu zasebnosti? Ali bodo uporabniki imeli dovolj zaupanja v postopke upravljanja zasebnosti pri upravljanju in upravljanju svojih preferenc glede zasebnosti Motahari, et al., (2007) trdijo, da ljudje nimajo popolnega razumevanja groženj za njihovo zasebnost. sistemi se zavedajo neustrezne uporabe svojih osebnih podatkov, zakonskih obveznosti in neustrezne varnosti, se manj zavedajo določanja preferenc, kdo ima dostop in ugotovitve drugih oseb. Nadalje trdijo, da je potreben celovit pristop, saj tradicionalni pristopi in sedanje preiskave niso dovolj za obravnavo groženj zasebnosti pri vseprisotnem računalništvu. Priznavanje - v skladu s številnimi drugimi raziskovalci (Harper & Singleton, 2001; Paine, et al., 2007) - da so skrbi glede zasebnosti verjetno zelo odvisne od situacije, smo razvili metodo preiskave, ki prikazuje bogat kontekst uporabnikom, da bi pridobili podrobnejše informacije o tistih dejavnikih zasebnosti, ki podpirajo naše sprejemanje vseprisotnega računalništva “.


Težave z javnimi politikami pogosto "sledijo dolge sence, dolgi vlaki aktivnosti", ki se pojavljajo počasi, desetletja ali celo stoletje. Potrebno je dolgoročno stališče, ki bo vodilo pri sprejemanju političnih odločitev, saj bo to pomagalo pri ugotavljanju dolgoročnih težav ali priložnosti, povezanih z vseprisotnim računalniškim okoljem. Te informacije lahko zmanjšajo negotovost in usmerjajo odločitve oblikovalcev politike in tistih, ki so neposredno vključeni v razvoj sistema (Wedemeyer et al. 2001). Pomembno je, da se različna mnenja oblikujejo v enem samem problemu. Nekatera vprašanja imajo močan konsenz o njihovem pomenu, čeprav obstajajo velike razlike v mnenju glede vzroka ali rešitve. Na primer, malo ljudi se bo razlikovalo v oceni zelo oprijemljivega problema s fizičnim učinkom, kot so teroristi, ki uporabljajo novo orožje za množično uničevanje, da bi uničili človeško življenje. Zgoraj navedene izjave o težavah, ki obravnavajo prihodnji razvoj človeške vrste ali izzive identitete, imajo jasne kulturne ali verske posledice in bodo verjetno imele večjo razliko v mnenju o njih.