物联网是如何加强普适计算的(第1部分)

在过去的二十年中,计算技术的进步造就了价格低廉且功能更强大的处理器、存储和存储设备。最终,许多物理装置将被嵌入更多的计算能力,并通过互联网以经济有效的方式进行互连。这将使物联网迈上新的台阶,更加丰富了Mark Weiser在1988年提出的普适计算理念。换句话说,物联网将计算带入实体世界的同时有效地利用了计算机技术。

本文涵盖了一个罕见的话题:普适计算以及物联网将如何实现其特性。

普适计算

您可能已经在网上(例如来自boredpanda网站的一个帖子)和社交媒体上看到了以上图片,该图片主要批评了现代科技对人类社会的影响。

“使用智能手机捕捉的瞬间远不如现实生活这般美好” - Facebook Post

正如大多数人所说,是否不使用现代设备的老一辈才是唯一享受精彩瞬间的人?而新一代的年轻人反而成为了现代工具的奴隶?

其实问题并不在于这一代人。当今技术或工具的方向干扰了正常的人际交往。让我们想象一下,如今的技术已经足够先进,可以将老年妇女的眼镜嵌入一个微型摄像头,该摄像头根据系统对她过去的偏好的理解自动开始记录时刻,并自动保存到她的个人云储存中。这种技术不会给人类的自然行为带来任何阻碍,也不需要借助任何额外的工具,将技术本身隐藏在可利用的物质中。这便是普适计算领域所考虑的技术方向。

普适计算是一种提高计算机使用的方法,它使许多计算机在整个物理环境中都可用,但它们实际上对用户是不可见的。

Mark Weiser在他的论文中,对普适计算有上述定义。该定义突出了以下主要属性。

  • 普及计算机:技术正朝着使计算能力在整个物理环境中可用的方向发展。当前计算技术的发展方向主要集中在将计算机作为设备或工具(如智能手机,平板电脑)推向前台。普适计算试图将计算抽象到实际物体上——换句话说,是将计算能力整合到所有可能的物理事物中。
  • 隐形计算机:我们也继续在物理对象后面进行抽象计算。普适计算在整个物理环境中实现了许多计算功能,但也使其消失或变得对用户不可见
  • 增强型计算机:基于最后两点,使计算能力在整个环境中普遍且不可见将增强计算机的使用率,这是普适计算的目标;

  • 扩大人类的意识:就像能够自动捕捉用户喜好时刻的眼镜一样,许多其他事物也可以代表用户嵌入相似的功能 - 例如,可以自动检测车辆中的障碍物以防止事故发生。当没有人在家时,智能家庭会自动控制用电量。冰箱在缺货时通知用户。
  • 创建互动感知和前后响应的环境: 普适计算增强了物理事物的新特性,但不影响实际使用的环境。它使其他相互关联的事物能够知道用户当前所处环境的前因后果,从而使他们能够以一种改进用户整体活动的方式进行响应。换句话说,周围的事物会对用户在其活动中所处的环境作出响应。
  • 改善人与人之间的互动:普适度计算使技术能够将自身与周围的环境联系起来,并开辟新的可能性,从而形成人机交互的新方式。它不会引入新的工具,而是不断地赋予充实现有的功能。
  • 提高性能:总而言之,普适计算的主要目标是提高人类活动的性能。但其采用相反的方法来改善性能,将技术应用到背景中,使用户将注意力仅集中在对其世界的自然活动上。该技术在后台以优化的方式驱动用户的任务。

分析现有物联网

目前有许多相关研究和商业化物联网产品,主要类别如下。

  • 智能可穿戴设备:当今众所周知的智能可穿戴设备即是智能手机和智能手表。其他商业智能可穿戴设备的例子包括Mimo婴儿监护工具,Preventice Solutions的传感器可穿戴设备(可读取患者的生物识别信息),以及一种可食用的药丸,具有来自Proteus Digital Health等的传感器功能。
  • 智能家居:智能家居是当今物联网最活跃的领域,目前比较知名的解决方案包括:Nest的智能恒温器,其可以利用实时天气及屋内的活动来调节屋内温度;LIFX的多功能灯具;ConnectSense的节能智能插座以及EyeDro的智能家庭电表。
  • 智能城市:今天,有几种商业产品将使城市变得更智慧。其中包括Smart Belly,它利用垃圾收集的实时数据收集并改变市政服务收集垃圾箱。然后是埃施朗的智能照明系统,根据季节和天气情况提供给城市适当的照明需求。最后则是Streetline的停车服务,使驾驶员能够在最短的时间内快速地找到停车位。
  • 智能产业:与智能家居类似,一些行业已开始使用智能设备来提高生产力。例如SmartPile系统,它使用嵌入在混凝土基础中的无线传感器来确保结构的质量和完整性;OnFarm则使用实时传感器数据来测量土壤的湿度,天气预报和农业用地中的农药使用来发现农作物存在的各种问题。
  • 智能环境:目前有多种应用可以被认为是智能环境:空气质量蛋,一个由社区驱动的空气质量传感网络; 狮子跟踪项圈,一种野生动物追踪项圈系统,用于保护生活在肯尼亚南部的2000头狮子; 浮动传感器是伯克利大学的一个项目,该项目使用漂浮传感器监测水、污染物和其他水道的运行状况,以探测任何未预料到的灾难。

现有的物联网项目在商业和研究领域都有一些共同的因素。缺乏标准化是大多​​数生态系统中常见的问题,它忽略了物联网应用程序之间的重要因素(协作和互操作性),从而丰富普适计算思想。例如,LIFX的Wi-Fi照明,ConnectSense的智能插座和Eyedro家用电器监控产品都具有高效使用电力的意图。但每种产品都有自己的应用程序,提供不同的监控和跟踪功能。如果有人同时拥有这三种产品,他们必须分别设置每个应用程序以访问各个功能。如果有任何协议允许来自这三种不同设备的数据协作,则可以实现更先进的节能应用程序。以同样的方式,智能家居也可以以一种标准化的方式建造,帮助建设更好的智慧城市。然而这种协作的主要问题是缺乏标准化。

另一个共同因素是它们都有类似的架构模式。大多数解决方案都认为物联网只是一组传感器,用来捕获并整合数据,然后通过Web或移动应用程序提供有用的监视或跟踪服务。下图描述了大部分现有物联网工作中采用的设计方法概述。

如上图所示,今天的物联网框架遵循了在服务器组件上虚拟化设备(大多数是云计算)的想法,通过移动或Web应用程序提供一组服务。从图中可以清楚地看到,这些应用程序之间并不具有自律的互操作性,且不可能有任何协作。此外,由于物联网设备每天都在飞速增长,云并不是可视化所有物联网设备的最佳位置(请参阅雾计算)。

综上所述,当前的物联网趋势及其应用并不符合普适计算的特点。在本系列的第二部分中,我们将讨论这一可能的物联网平台的需求和相关技术方向,以加强普适计算的特性。

本文的版权归 黄靖媛 所有,如需转载请联系作者。

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