1、1,计算机前沿技术概论,同济大学 计算机科学与技术,2,教学内容,第1章 导言 第2章 网络新技术 第3章 信息检索和语义Web 第4章 人工智能的最新进展 第5章 服务计算与服务科学的发展 第6章 移动计算及其应用 第7章 普适计算与泛在智能 第8章 云计算与智慧地球 第9章 计算机认知 第10章 量子计算与生物计算,3,普适计算 Pervasive/Ubiquitous Computing,4,普适计算机定义及其发展历程 普适计算的视频介绍 普适计算的实现 结论,讲座内容,5,普适计算机定义及其发展历程 普适计算的视频介绍 普适计算的实现 结论,讲座内容,6,普适计算的定义,目前尚未有明确
2、定义，但目标都是“要建立一个充满计算和通信能力的环境，同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起”。“普适计算2007国际会议”官方网站指出，普适计算是指人们可以在任何时间（anytime）任何地点（anywhere）通过我们日常生活中的物体和环境中的某一联网的动态设备，而不仅仅是计算机设备进行随时随地的交流和协作 。清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算是信息空间与物理空间的融合，在这个融合的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”,7,“随时随地”和“透明”,“随时随地”指人们可以在工作、生活的现场就可以获得服务,而不需离开这个现场而去端坐在一个专门的计算机面前，即像空气一样无所不在
3、；“透明”指获得这种服务时不需要花费很多注意力，即这种服务的访问方式是十分自然的甚至是用户本身注意不到的，即所谓蕴涵式的交互（Implicit Interaction）。,8,当前计算机技术发展的特点,计算、通信和数字媒体技术的互相渗透和结合，其集中的体现就是互联网的发展；计算机在计算能力和存储容量提高的同时体积也越来越小，其发展趋势是把计算能力嵌入到各种设备中去，而且这些设备可联网使用。,9,计算模式的发展,计算模式（Computing Paradigm）在20世纪80年代经历了从主机计算(Mainframe Computing)到桌面计算(Desktop Computing)的革新。,90
4、年代以来计算技术的飞速发展蕴育了新的计算模式。,10,传统的计算模式,以计算机为中心的计算： 计算机的使用方法不符合人类的习惯； 为了完成一任务，需要与计算机进行的对话过于烦琐；基于桌面的使用模式： 用户要使用计算机，就需要坐在计算机面前； 本质上说是一种私有模式，难以适应一个用户可能在不同地点和环境，甚至在移动过程中使用多台计算设备进行工作的情况。,11,全新的计算模式提出,计算机技术进一步发展迫切地需要全新的计算模式，这就是普适计算(Pervasive/Ubiquitous Computing)。普适计算的思想最早是1991年Mark Weiser在Scientific American的
5、“The Computer for the 21st Century”中提出的。,12,计算模式的发展趋势,13,普适计算思想的发展,强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计算机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回归到要完成的任务本身Weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到广泛关注和接受，目前已经成为一个极具活力和影响力的研究领域。重要标志： 1999年开始的Ubicomp国际会议 2000年开始的Pervasive Computing国际会议 2002年IEEE Pervasive Computing期刊的创刊,14,提示,我们必须认识到普适计算不仅仅是一个计算问题 普适计算
6、环境中的社会问题包括受到普适计算影响的个人、集体和组织的行为应受到关注,15,普适计算机定义及其发展历程 普适计算的视频介绍 普适计算的实现 结论,讲座内容,16,普适计算视频介绍,普适计算视频 普适计算视频 普适计算视频 普适计算视频,17,普适计算机定义及其发展历程 普适计算的视频介绍 普适计算的实现 结论,讲座内容,18,普适计算的本质要求,相对“随时随地”的特性,“透明”是普适计算更本质的要求，是其与桌面计算模式最本质的区。 The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves in
7、to the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it. “最具有深远意义的是那些从人们注意力中消失的技术，这些技术已经渗透到人们的日常生活中以致与生活难以区分”。,19,目前的主要研究计划,Don Norman的“Invisible Computer”； CMU的Aura计划； 欧盟的“Disappearing Computer”计划； MIT的Oxygen计划； MERL实验室的Interactive Table计划； MIT Media Lab的Things That Think项目； HP的Cool
8、 Town计划； 清华大学的Smart Classroom等。,20,普适计算研究动力,Satyanarayanan认为：从分布式计算、移动计算到普适计算的发展历程来看，研究普适计算的动力在于四个方面：智能空间的有效运用（effective use of smart spaces）、不可见性（invisibility）、本地或局部可伸缩性（localized scalability）和屏蔽非均衡条件（masking uneven conditioning）。通过将计算基础结构嵌入到建筑结构中，一个智能空间（Smart Space）可以将两个脱节的世界（指移动和固定）联系在一起。,21,普适计算
9、实现的条件,从技术上，实现普适计算必须做到满足三个条件，首先，市场上大量出现可供购买的尺寸大小不一、种类繁多的显示设备和廉价、低能耗计算设备；其次，存在将所有计算设备（如嵌入式计算设备、辅助设备）联接在一起的网络；最后，研制出用于实现普适计算应用系统的软件支撑系统。,22,信息空间和物理空间的融合,23,绑定和自发的交互,绑定：信息空间中的对象与物理空间中的物体建立相互对应，使这个物体成为访问信息空间中服务的直接入口。自发的交互：物理空间和信息空间之间无需人的干预的交互，即其中任一个空间状态的改变可以引起另一个空间的状态的相应改变。,24,两种途径实现绑定,直接在物体上（内） 嵌入一定的感知、
10、计算、通信能力，使其同时具有物理空间和信息空间中的用途。例子： MERL实验室研究的Interactive Table； 清华大学研究的Smart Classroom； MIT Media Lab的Things That Think项目。,25,两种途径实现绑定,为每个物体添加可以被计算机自动识别的标签，标签可以是基于条码、红外和RFID的。例子： HP的Cool Town计划，通过在所有物理世界中的物体上附着一个编码有URL信息的条形码来建立物体与其Web上的表示之间的对应，从而建立一个数字化的城市。,26,从两个相对方向看自发的交互,信息空间的状态改变映射到物理空间中，其最主要形式是数字化
11、信息可以无缝地叠加在物理空间中/上。例子： 已经广泛采用的各种电器上的显示屏； E-Ink公司正在研究的电子纸； IBM研究院的Everywhere Display；,27,信息空间也可以自动地觉察物理空间中状态的改变，从而改变相应对象的状态或触发某些事件。 这种特性称为觉察上下文的计算，是普适计算的重要特征； 当你抵达一个场所 当你拿起一个公用设备 信息空间对人的行为甚至表情的自动理解主动的计算或者蕴涵式的人机交互,从两个相对方向看自发的交互,28,蕴涵式人机交互的实现途径,实现途径有两类 通过传感器：欧盟的TEA计划，在日常器具如咖啡杯、家具、手机等中嵌入传感器；通过多模态感知接口：清华大
12、学的Smart Classroom，用视觉跟踪、姿态识别等方法来判断目前教室中的上下文。,29,桌面计算模式与普适计算模式,桌面计算模式下信息空间和物理空间是隔离的： 绑定是稀疏的，唯一的绑定点是计算机； 它们之间的交互是由人驱动的，人先察觉物理空间的改变然后用一定的方式输入到信息空间。隔离正是桌面计算模式各种不足的根源！,30,普适计算机定义及其发展历程 普适计算的视频介绍 普适计算的实现 结论,讲座内容,31,结论,普适计算是：把计算和信息融入人们的生活空间； 人们生活其中可随时、随地得到计算服务； 是对计算技术的极大挑战。,32,参考文献,1 谢伟凯. 智能空间关键支撑技术的研究 D.
13、清华大学工学博士学位论文，2003年4月：12. 2 Weiser M. The Computer for the 21st Century J. Sci. Amer. Sept. 1999. 3 郑增威，吴朝晖. 普适计算综述J. 计算机科学，2003（4）：1822. 4 Ubiquitous Computing EB/OL. http:/www.ubicomp2007.org 5 徐光祐，史元春，谢伟凯. 普适计算J. 计算机学报，2003（9）：1043. 6 Gregory Abowd, Chris Atkeson, Irfan Essa. Ubiquitous Smart Spac
14、es EB/OL. http:/www.cc.gatech.edu/fce/pubs/darpa.uss.98.pdf. 7 Satyanarayanan M. Pervasive Computing: Vision and Challenges J. IEEE Pers. Commun. , Aug. 2001. 8 Sandeep K. Gupta S.et al. An Overview of Pervasive Computing J. IEEE Pers. Commun. , Aug. 2001. 9 郑增威，吴朝晖. 普适计算综述J. 计算机科学，2003（4）：1822 10 李卢一，郑燕林. 泛在学习环境的概念模型J. 中国电化教育，2006（12）: 9-12.,33,谢 谢！,
