第三種計算：普適計算

《第三種計算：普適計算》是由徐磊所著的一本書籍之一，於2004年出版。

徐磊　PCWorld.COM.CN | 2004-07-25 15:10 | 《微電腦世界》2004年7月25日出版

引:綜觀計算機技術的發展歷史，計算模式經歷了第一代的主機（大型機）計算模式和第二代的PC機計算模式，即將到來的下一輪計算則為普適計算（Pervasive Computing）。普適計算是當前計算技術的研究熱點，也被稱為第三種計算模式。 普適計算源起 被稱為普適計算之父的是施樂公司PALOATO研究中心的首席技術官Mark Weiser，他最早在1991年提出：21世紀的計算將是一種無所不在的計算(Ubiquitous Computing)模式。他認為，最深刻和強大的技術是“看不見的”技術，是那些融入日常生活並消失在日常生活中的技術。Mark Weiser受到了該研究中心社會學家、哲學家和人類學家的影響後，重新審視了網路計算模式，提出了這一屬於後現代主義產物的概念。 Mark Weiser及其同行在施樂公司的實驗室搭建了普適計算系統的原型，但由於當時軟、硬體技術的條件，這一系統並沒有產生所期待的影響。隨著定位感測器、無線通信尤其Internet的普及和分散式計算技術的進步，普適計算的實現條件越來越成熟，普適計算的概念得到了更多的認可。已有越來越多的普適計算套用系統問世。 技術簡要 什麼是普適計算？從概念上說，普適計算是虛擬計算的反面。虛擬計算致力於把人置於計算機所創造的虛擬世界裡，而普適計算則是反其道而行之——使計算機融入人的生活空間，形成一個“無時不在、無處不在而又不可見”(Anytime,Anywhere,Invisible)的計算環境。在這樣的環境中，計算不再局限於桌面，用戶可以通過手持設備、可穿戴設備或其他常規、非常規計算設備無障礙地享用計算能力和信息資源。普適計算模式將對人們享用計算和信息的方式帶來另一場變革。 普適計算可包括移動計算，但普適計算不是移動計算，前者更強調環境驅動性。 從技術上來說，這就要求普適計算對環境信息具有高度的可感知性，人機互動更自然化，設備和網路的自動配置和自適應能力更強，所以普適計算的研究涵蓋中間件、移動計算、人機互動、嵌入式技術、感測器、網路技術等領域。普適計算要解決的問題包括：擴展性、異構性、不同構件的集成、上下文感知和不可見性(Invisibility)。其中不可見性對普適計算來說是至關重要的，因為它要求系統無需用戶干預或只需要最少干預，也就是要求系統具有自動和動態的配置機制。 目前的典型項目 目前，業界和高校的實驗室均有普適計算項目推出，其原型系統通常由一些可移動的手持設備動態構成鄰近網路，以提供各種普適計算套用。一些較為典型的項目如下。 ——麻省理工學院(MIT)的Oxygen項目。其寓意是：未來計算象氧氣一樣無處不在並可自由獲取。該項目將固定計算設備和移動設備通過可自動配置的網路連線起來。系統採用了包括休眠環境的自動轉換等8種環境驅動技術。 ——Microsoft公司的Easy Living研究項目。致力於智慧型環境的體系開發，涉及中間件、幾何世界建模、定位感知、服務描述等技術。其關鍵特點是：機器視覺、多感測器的自動和半自動校準，以及獨立於設備的通信。 ——AT&T實驗室和英國劍橋大學合作的研究項目Sentient Computing。通過用戶接口、感測器，以及建立資源數據等手段，為系統提供基於用戶和位置的數據更新能力，系統可無縫擴展到整個建築物。 ——卡內基.梅隆大學的Aura 項目。強調普適計算的中間件技術和套用設計，該項目包括3個子項目：Darwin智慧型網路，是Aura的核心；coda分散式檔案管理系統；Odyssey為資源自適應提供作業系統支持。該系統可容納桌面、手持和可穿戴系統。 ——此外，還有惠普公司的Cool Town項目、Everyday Computing項目；IBM的WebSphere Everyplace項目；華盛頓大學的Portolano項目等等。 未來套用場景描述 ——場景一 凱利，一個丟三落四的六年級小學生，常常會把他的滑板車拉在學校里。而一種稱之為SPEC的小小的無線個人日常計算機可幫助他解決這個問題。將一個SPEC做在戴起來的項鍊上，一個SPEC拴在雙肩背書包上，桓鯯PEC固定在跑車上，還有一個SPEC固定在家中車庫的牆上。SEPC之間可以互相發現和識別，通過事先設定和載入的事件模式，一旦某件東西在特定的時段被丟失，其他SPEC便可發現並發出提醒信號。 這便是HP實驗室的Everyday computing項目所描述的未來套用場景。SPEC是其研製的一種大小只有4.0cm×1.5cm×1.4cm的無線小型個人日常計算機，它採用IR檢測、IR發射技術，包含了微處理器、I2C頭、Debug頭、實時時鐘、記憶體、一個緩衝和一個LED。 SPEC的最大技術特點在於，相互之間可以互相發現。這是通過使用一種稱之為rudimentary 的對等(P2P)發現機制來實現的，每個SPEC在每秒鐘會發出一個32位的ID信標，並不斷地監聽附近其他SPEC的ID信標。每當SPEC發現另一個信標時，則利用微控制器和實時時鐘產生一個帶有時戳的事件記錄，存入32KB的記憶體中，每個記錄在ID生存期不斷被刷新。 SPEC之間通信的速率是40×32bps,通信範圍是4～8m，該SPEC採用家電遙控常用的紅外收發器晶片，具有簡單和低功耗的特點。SPEC的套用界面則無比簡單，僅僅採用一個綠色的LED以吸引用戶的注意力，而輸入只通過一個按鍵完成。 ——場景二 在一個智慧型教室環境下，如果投影設備的顯示效果不是很理想的話，教師可以通過自己的PDA向學生的PDA傳送電子課件。當教師走近學生討論組時，其PDA會動態加入該組，下載該組的討論材料。 這便是Arizona State University的智慧型教室環境，其普適環境由投影機、教師PDA、學生PDA組成，該系統通過可重新配置的上、下文敏感中間件，突出了對環境的感知和動態自組網路通信的支持。 ——場景三 一個普適醫療服務系統，提供一種任何時間、任何地點的醫療服務訪問——一輛配備有無線定位系統的急救車，可準確定位突發事故現場，利用無線網路獲取實時的交通信息。在事故現場，通過攜帶型和移動式設備監測病人的脈搏、血壓、呼吸等數據，通過無線網路訪問分散式的醫療服務系統，下載有關病歷數據等必要信息。除了基於定位系統的應急回響機制，該系統的功能還包括：基於移動設備和無線網路的遠程醫療診斷、遠程病人監護，以及遠程訪問具有患者病歷信息的醫療資料庫。 如上所述，只是目前人們就普適計算所能預料的幾個小小場景。而實際上，普適計算將以其“無時不在、無處不在而又不可見”的強大優勢,迅速滲透到人們生活的方方面面，並帶來計算模式的全新變革。

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