什么是普適計(jì)算（ubicomp）?與物聯(lián)網(wǎng)有什么區(qū)別?

世界上的每一個(gè)物體和小工具都通過普適計(jì)算與互聯(lián)網(wǎng)相連，且彼此之間也相互聯(lián)系。那，什么是普適計(jì)算？下面來深入了解一番。

什么是普適計(jì)算?普適計(jì)算又稱泛在計(jì)算。普適計(jì)算（ubicomp）描述了將計(jì)算能力(通常是微處理器)整合到日常物品中的新興實(shí)踐，以改善通信并能夠完成有用的任務(wù)，同時(shí)最大限度地減少終端用戶與計(jì)算機(jī)交互的需求。

與桌面計(jì)算相比，普適計(jì)算可以在任何設(shè)備上、任何時(shí)間、任何地點(diǎn)進(jìn)行，并在任何網(wǎng)絡(luò)上使用任何數(shù)據(jù)格式。其還可以將任務(wù)從一臺計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到另一臺計(jì)算機(jī)，例如，從汽車移動(dòng)到辦公室。普適計(jì)算設(shè)備包括:

?電腦

?筆記本

?平板電腦

?智能手機(jī)

?可穿戴設(shè)備

?傳感器等等

普適計(jì)算通常包括移動(dòng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、可穿戴計(jì)算機(jī)、射頻ID(RFID)標(biāo)簽、中間件和軟件代理，其經(jīng)常被認(rèn)為是移動(dòng)計(jì)算的后繼產(chǎn)品。人工智能、語音識別和互聯(lián)網(wǎng)功能也經(jīng)常被添加進(jìn)來。

誰發(fā)明了“普適計(jì)算”這個(gè)詞?

普適計(jì)算的出現(xiàn)始于1980年代后期。Xerox PARC的CTO MarkWeiser于1988年首次使用“普適計(jì)算”一詞。Weiser與PARC的首席科學(xué)家兼主任JohnSeelyBrown共同撰寫了一些關(guān)于該主題的開創(chuàng)性研究。

“普適計(jì)算”這個(gè)術(shù)語要?dú)w功于Weiser，因其深入研究了ubicomp潛在的挑戰(zhàn)。

普適計(jì)算的特點(diǎn)是什么?

普適計(jì)算的基本目標(biāo)是開發(fā)智能、互聯(lián)的項(xiàng)目，使通信和數(shù)據(jù)交換更加方便和不引人注目。普適計(jì)算的重要特征包括:

?考慮到人的因素，并將范式應(yīng)用于人而不是電腦的環(huán)境中

?使用低成本處理器降低內(nèi)存和存儲需求

?捕獲的實(shí)時(shí)特征

?完全連接且始終可用的計(jì)算機(jī)

?專注于環(huán)境中的多對多關(guān)系，而不是一對一、多對一或一對多關(guān)系，以及始終存在的技術(shù)理念

?包括本地/全球、社會(huì)/個(gè)人、公共/私人、無形/有形的特征，并考慮知識的產(chǎn)生和傳播

?利用互聯(lián)網(wǎng)融合、無線技術(shù)和現(xiàn)代電子技術(shù)

?增加對用戶隱私的監(jiān)控、潛在限制和干預(yù)

?各種使用過的設(shè)備的可靠程度

普適計(jì)算的示例

什么是普適計(jì)算示例？以自動(dòng)駕駛汽車為例。自動(dòng)駕駛汽車可以通過智能手機(jī)識別其授權(quán)乘客，在必要時(shí)自行?？亢统潆?，并通過與基礎(chǔ)設(shè)施交互有效地處理緊急響應(yīng)、收費(fèi)和快餐支付，這就是ubicomp系統(tǒng)的一個(gè)很好的例子。

必須連接電子設(shè)備，并且安裝微處理器來發(fā)送數(shù)據(jù)。普適計(jì)算的設(shè)備始終可以訪問并完全連接。以下是普適計(jì)算的一些比較突出的例子:

?通過AmazonEcho、GoogleAssistant或AppleHomePod等智能音箱實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互(HCI)，這些智能音箱可以與系統(tǒng)進(jìn)行通信。

?聲控自動(dòng)駕駛汽車使通勤變得更容易，還可能節(jié)省時(shí)間和精力。

?使用最新技術(shù)的智能鎖在保護(hù)房屋的同時(shí)讓業(yè)主了解情況。

?聲控智能時(shí)鐘和燈泡，提高能源效率。

人機(jī)交互(HCI)中的普適計(jì)算

將普適計(jì)算視為人機(jī)交互(HCI)的一個(gè)子類，因?yàn)樵谶@些技術(shù)中，用戶與環(huán)境和其他人的交互比與屏幕的交互更為頻繁。

人們在屏幕前長時(shí)間使用軟件是早期人機(jī)交互研究的主題。一篇優(yōu)秀的經(jīng)典HCI論文將涉及創(chuàng)建新的菜單系統(tǒng)、檢查用戶錯(cuò)誤率，或?yàn)槟承┥a(chǎn)力軟件創(chuàng)建可視化。

大多數(shù)普適計(jì)算項(xiàng)目都包含某種“背景信息”，比如系統(tǒng)從周圍環(huán)境中獲取的信息，像GPS定位或健身手環(huán)上的加速計(jì)。在沒有開發(fā)項(xiàng)目的情況下，普適計(jì)算的一些工作使用社會(huì)科學(xué)技術(shù)來研究人們在現(xiàn)實(shí)世界中如何使用技術(shù)。

移動(dòng)應(yīng)用程序處于人機(jī)交互和普適計(jì)算的邊緣。如果軟件在不隨環(huán)境變化而改變的情況下使用更長時(shí)間，如公共汽車上的新聞閱讀器，那么其將比普適計(jì)算更人性化。如果移動(dòng)應(yīng)用程序能與環(huán)境互動(dòng)，如基于位置的照片分享應(yīng)用程序，那就更有普適計(jì)算的意義了。理想情況下，普適計(jì)算計(jì)劃應(yīng)該超越手機(jī)，包括連接物體和外部傳感器。普適計(jì)算的優(yōu)勢以下是普適計(jì)算的一些優(yōu)勢:

?降低服務(wù)成本

?提高工業(yè)效率和調(diào)度

?醫(yī)療保健中更快的反應(yīng)時(shí)間

?更便捷的個(gè)人金融交易

?更精準(zhǔn)的定向廣告等等。

普適計(jì)算集成了傳感器、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析來跟蹤和報(bào)告一些事情，包括消費(fèi)者偏好、生產(chǎn)程序和交通模式。普適計(jì)算使人們受益。

這些計(jì)算系統(tǒng)可以識別工作場所中的異?，F(xiàn)象、錯(cuò)誤和污染物，從而能夠進(jìn)行早期干預(yù)或避免災(zāi)難發(fā)生。輸入、輸出和資源消耗都可以通過普適計(jì)算進(jìn)行測量，允許隨著時(shí)間的推移改善資源分配，或者在高峰負(fù)載期間更好地管理資源。

在農(nóng)村地區(qū)部署普適計(jì)算網(wǎng)絡(luò)和傳感器，也有助于在邊遠(yuǎn)地區(qū)提供服務(wù)。因?yàn)獒t(yī)生可以遠(yuǎn)程檢查病人的生命體征，因此醫(yī)療可以在醫(yī)院或診所以外進(jìn)行。

交互式媒體傳輸技術(shù)使學(xué)生和教師能夠在個(gè)人環(huán)境中進(jìn)行交流，而無需在同一個(gè)教室里。由于普適計(jì)算，其也可以用于農(nóng)村地區(qū)的教育。

普適計(jì)算的挑戰(zhàn)

隱私是普適計(jì)算面臨的最重要問題之一。在普適計(jì)算中，維護(hù)系統(tǒng)的安全性、私密性和安全性至關(guān)重要。

盡管普適計(jì)算取得了進(jìn)步，但該行業(yè)仍然面臨著數(shù)據(jù)安全和用戶機(jī)界面方面的困難，以及對可用性和可靠性提出質(zhì)疑的技術(shù)障礙。

雖然智能設(shè)備迅速普及，但要讓所有用戶都能通過強(qiáng)大的基礎(chǔ)設(shè)施和易用性獲得普適計(jì)算，這是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。如果要健康地采用普適計(jì)算，就必須克服目前老年人和農(nóng)村居民所面臨的不利條件。

普適計(jì)算是如何工作的?

將普適計(jì)算看作為一個(gè)由不同層次組成的系統(tǒng)，每個(gè)層次都有特定的功能。

?第1層: 這一層稱為任務(wù)管理，檢查用戶任務(wù)、上下文和索引。此外，還處理該區(qū)域附帶的復(fù)雜依賴關(guān)系。

?第2層: 此層稱為環(huán)境管理，跟蹤資源及其功能、服務(wù)需求和某些功能的用戶級狀態(tài)。

?第3層: 這里指的是環(huán)境層，其跟蹤重要的資源并規(guī)范可靠性。

普適計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)有什么區(qū)別？

由于機(jī)器融入日常用品及其與用戶的交互，普適計(jì)算將屬于人機(jī)交互范疇。物聯(lián)網(wǎng)將屬于機(jī)器對機(jī)器交互，即機(jī)器與其他機(jī)器交互。

普適計(jì)算背后的理念是將計(jì)算能力嵌入到環(huán)境中盡可能多的事物中。爐灶、冰箱、電視、汽車等電器都具有計(jì)算能力。物聯(lián)網(wǎng)是將環(huán)境中的所有物品連接到互聯(lián)網(wǎng)的概念。

物聯(lián)網(wǎng)指的是這些物品連接到互聯(lián)網(wǎng)的情況。

當(dāng)周圍的普通物體具有計(jì)算能力時(shí)，這兩個(gè)術(shù)語可以互換使用。這種情況下，可被稱為普適計(jì)算。當(dāng)這些相同的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)，就被稱為物聯(lián)網(wǎng)。

普適計(jì)算的應(yīng)用

有各種各樣的設(shè)備與普適計(jì)算系統(tǒng)一起工作。以下是一些最常見的普適計(jì)算應(yīng)用:

?物流

?智能手機(jī)

?自動(dòng)駕駛車輛

?智能音箱(IVA)

?家庭自動(dòng)化

?電子商務(wù)

?國家安全

?醫(yī)療技術(shù)

?軍事和武裝力量

下面來探索一下普適計(jì)算的應(yīng)用。

物流

在原材料、半成品和最終產(chǎn)品的整個(gè)運(yùn)輸周期中跟蹤物流商品，彌合了IT控制系統(tǒng)(包括最終處置)中物理移動(dòng)和信息流之間的差距。這為自動(dòng)化和簡化物流提供了機(jī)會(huì)。

計(jì)算機(jī)可以使用傳感器技術(shù)收集、定義和評估事實(shí)數(shù)據(jù)。用戶必須將事實(shí)轉(zhuǎn)換為“場景”，這是一個(gè)更抽象的概念。這要?dú)w功于普適計(jì)算。

智能手機(jī)

人們通常只需要下載一個(gè)應(yīng)用程序，以用來控制其的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)和其他常見的應(yīng)用程序。這是普適計(jì)算 最明顯和直接的例子。

自動(dòng)駕駛車輛

這有效地利用了普適計(jì)算的專業(yè)知識。該系統(tǒng)旨在以不同程度的自主性對傳輸?shù)男畔⒆龀鲰憫?yīng)，或通過簡單的監(jiān)控進(jìn)行響應(yīng)，或主動(dòng)響應(yīng)。

該系統(tǒng)的目標(biāo)是為車載使用提供駕駛員輔助系統(tǒng)，以協(xié)助制定行程計(jì)劃(驅(qū)動(dòng)面板)，為駕駛員創(chuàng)造一個(gè)舒適的環(huán)境，同時(shí)密切關(guān)注駕駛員(健康面板)，并自適應(yīng)地控制與移動(dòng)設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)的交互。

智能音箱(IVA)

例如，Amazon Alexa對應(yīng)的Amazon Echo，Google Home對應(yīng)的Google Assistant，以及Apple Siri對應(yīng)的Apple Home Pod。

家庭自動(dòng)化

智能家居技術(shù)層出不窮，隨著家居自動(dòng)化的普及，選擇只會(huì)越來越多。

我們現(xiàn)在才開始了解技術(shù)如何改變我們的日常生活方式，比如智能照明、門窗和智能鎖。除了照明，家庭自動(dòng)化系統(tǒng)還可以控制其他事物，如溫度、娛樂和電器。

電子商務(wù)

通過廣泛使用數(shù)字服務(wù)，普適計(jì)算使智能對象成為可能，從而創(chuàng)建新的商業(yè)模式。其包括基于位置的服務(wù)、從購買物品到租賃物品的轉(zhuǎn)變，以及展示普適計(jì)算組件如何自行啟動(dòng)和管理服務(wù)，和商業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的軟件代理。

國家安全

智能卡和電子護(hù)照等身份識別工具，是國家安全領(lǐng)域中普適計(jì)算應(yīng)用實(shí)例。

監(jiān)測設(shè)備的長期應(yīng)用包括環(huán)境保護(hù)和重要基礎(chǔ)設(shè)施的觀察，如電網(wǎng)和機(jī)場。

醫(yī)療技術(shù)

隨著普適計(jì)算變得越來越自主、適應(yīng)性越來越強(qiáng)、體積越來越小和相互關(guān)聯(lián)，醫(yī)療應(yīng)用程序提供了不同的可能性，例如智能植入設(shè)備，用于監(jiān)測家中病人和老年人的健康狀況。這可能具有特殊的重要性，因?yàn)槠者m計(jì)算可以很好地與許多應(yīng)用領(lǐng)域集成。

得益于普及的技術(shù)，自動(dòng)響應(yīng)和適應(yīng)客戶的需求的現(xiàn)有定制健康和醫(yī)療服務(wù)已經(jīng)成為可能。這一學(xué)科處理各種困難，如監(jiān)測疾病、診斷支持、指導(dǎo)行為等。

軍事和武裝力量

軍事領(lǐng)域需要盡可能全面、多方面和綜合的預(yù)防和解決潛在危險(xiǎn)的知識。信息處理和收集屬于這一類。還有包括新型武器系統(tǒng)的研制。

在21世紀(jì)，必須利用網(wǎng)絡(luò)和普適計(jì)算技術(shù)來承擔(dān)許多戰(zhàn)爭。此外，這些方法可以提高戰(zhàn)略能力，包括感知和檢測、交換和共享復(fù)雜的實(shí)時(shí)信息，并提高戰(zhàn)略單位的能力。

總結(jié)

我們被普適計(jì)算所包圍，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在商業(yè)和個(gè)人使用方面的普及，計(jì)算將變得越來越重要。物理環(huán)境最終將構(gòu)成實(shí)現(xiàn)智能家居、校園和完整智慧城市的IT基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)件。

生成海報(bào)

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