淺析物聯(lián)網(wǎng)的信息感知與交互技術(shù)

陳卉娥

摘 要如果說(shuō)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是改變我們生活的一場(chǎng)技術(shù)革命，那么物聯(lián)網(wǎng)無(wú)疑將會(huì)是這場(chǎng)革命的生力軍，因?yàn)樗摹拔镂锵嗦?lián)”這樣一種技術(shù)將會(huì)給人們的生活提供更多的便利。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)是對(duì)信息的正確感知，而物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是信息交互的順暢進(jìn)行。鑒于此，本文將重點(diǎn)探討物聯(lián)網(wǎng)的信息感知與交互技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；信息感知；交互技術(shù)

1 物聯(lián)網(wǎng)信息感知

信息感知是信息獲取的首要環(huán)節(jié)，它實(shí)際上是有“感”而無(wú)“知”，這就需要借助某種載體（組織或器件），才能在某種事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其變化方式的刺激下產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)輸出。刺激和響應(yīng)必須要滿足以下三個(gè)條件：

（1）具有一定的敏感域；

（2）具有一定的敏感度；

（3）具有一定的保真度。

如此才能保證信息的感知是正確可靠的。

然而，通過(guò)這種方式獲取的信息往往具有不確定性和冗余性，具體體現(xiàn)在以下六個(gè)方面：

（1）信息的不統(tǒng)一性；

（2）信息的不準(zhǔn)確性；

（3）信息的不一致性；

（4）信息的不完全性；

（5）信息的不連續(xù)性；

（6）信息的不全面性。

這一缺陷又會(huì)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)感知層信息的采集、傳輸層信息的傳送和存儲(chǔ)以及支撐層信息的處理與整合產(chǎn)生不良影響。為了從根本上消除這些不良影響，我們可以從信息采集、清洗、壓縮以及融合這四個(gè)方面入手。

1.1 信息采集

在信息采集這個(gè)環(huán)節(jié)，主要任務(wù)是提高被采集到信息的準(zhǔn)確性。目前大多采用多路由和數(shù)據(jù)的多次重復(fù)傳輸?shù)姆绞絹?lái)確保信息能夠被正確采集并匯聚到節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而被相應(yīng)的智能設(shè)施處理，從而進(jìn)行信息交互。多路由數(shù)據(jù)傳輸一般采用端到端的數(shù)據(jù)傳輸方式，這種方式能夠確保信息被精準(zhǔn)的傳輸?shù)侥康牡亍?/p>

1.2 信息清洗

網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定性和環(huán)境因素的不確定性等都會(huì)導(dǎo)致我們采集到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤或者異常。因此，我們就需要對(duì)采集到的信息進(jìn)行清洗或離群值判斷，從而把“臟數(shù)據(jù)”過(guò)濾掉；而假如一些感知信息缺失了，我們也需要經(jīng)過(guò)估算來(lái)還原缺失的數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得正確有用的感知信息。物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)通常采用在感知節(jié)點(diǎn)或局部網(wǎng)絡(luò)等部位應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)、分類識(shí)別等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)感知信息的清洗。

1.3 信息壓縮

物聯(lián)網(wǎng)的感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般都很龐大和復(fù)雜，感知到的信息量也很大，在有些匯聚點(diǎn)甚至存在著海量的信息傳輸。而節(jié)點(diǎn)的資源限制和數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性，又導(dǎo)致了感知到的信息里面包含了大量的冗余數(shù)據(jù)，這就需要我們勢(shì)必采取有效的數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來(lái)減少感知信息量。以前，數(shù)據(jù)壓縮多采用以下兩種傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)壓縮法：

（1）基于排序的數(shù)據(jù)壓縮法；

（2）基于管道的數(shù)據(jù)壓縮法。

但是這兩種方法的數(shù)據(jù)壓縮效率很低，不能有效的降低數(shù)據(jù)量。目前，一般采用分布式數(shù)據(jù)壓縮法。這種數(shù)據(jù)壓縮法師根據(jù)感知網(wǎng)絡(luò)分布式特點(diǎn)和傳統(tǒng)基于變換的數(shù)據(jù)壓縮法，進(jìn)一步研發(fā)出來(lái)的，該方法的主要原則是各個(gè)感知節(jié)點(diǎn)協(xié)同工作共同來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，數(shù)據(jù)的壓縮效率非常高，特別適合像物聯(lián)網(wǎng)這樣龐大而復(fù)雜的感知網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1.4 信息融合

信息融合是物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)的核心。物聯(lián)網(wǎng)信息融合主要通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提純，把一部分重要的數(shù)據(jù)匯聚到其相對(duì)應(yīng)的感知節(jié)點(diǎn)處，從而大大降低了信息的吞吐量，有效緩解了信息的傳輸壓力。物聯(lián)網(wǎng)的信息融合主要集中在以下三層：

（1）數(shù)據(jù)層；

（2）特征層；

（3）決策層。

數(shù)據(jù)層的信息融合主要是根據(jù)時(shí)空相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)分析具體的數(shù)據(jù)信息，去除錯(cuò)誤信息或冗雜信息。概率論，如統(tǒng)計(jì)、回歸分析和卡爾曼濾波等都是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)層信息融合采用得比較多的一些方法。物聯(lián)網(wǎng)信息融合的關(guān)鍵是特征層和決策層的信息融合，特征層負(fù)責(zé)提取原始數(shù)據(jù)的特征，并分析和處理這些特征信息；而決策層則是通過(guò)不同的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)同一個(gè)目標(biāo)，從而對(duì)各傳感器感知的信息進(jìn)行處理、特征抽取、識(shí)別或判決，進(jìn)而形成初步的結(jié)論，然后再進(jìn)行決策層融合判決，以獲取最終的推斷結(jié)果。

2 物聯(lián)網(wǎng)信息交互

物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)件的多樣化以及網(wǎng)絡(luò)體系的異質(zhì)性使得物聯(lián)網(wǎng)信息交互起來(lái)非常復(fù)雜。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來(lái)感知事物獲得感知信息，感知信息再通過(guò)傳輸、共享和交換來(lái)實(shí)現(xiàn)交互。網(wǎng)絡(luò)、用戶和內(nèi)容是物聯(lián)網(wǎng)信息交互所主要涉及的對(duì)象，它跟與傳統(tǒng)的人機(jī)交互是不相同的，具體在以下3個(gè)方面：

（1）廣泛的用戶群；

（2）主動(dòng)的信息獲取方式；

（3）復(fù)雜的交過(guò)程。

2.1 網(wǎng)絡(luò)-用戶的交互

在物聯(lián)網(wǎng)中用戶可以利用匯聚節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和一般節(jié)點(diǎn)等從網(wǎng)絡(luò)上獲取想要的信息，而網(wǎng)絡(luò)則負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行感知、處理、存儲(chǔ)和傳輸，從而實(shí)現(xiàn)用戶和網(wǎng)絡(luò)之間的的交互。

2.2 網(wǎng)絡(luò)-內(nèi)容的交互

物聯(lián)網(wǎng)中的內(nèi)容通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)送達(dá)給用戶的過(guò)程就是網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)容之間的信息交互過(guò)程。物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以前多采用外部存儲(chǔ)和局部存儲(chǔ)這兩種存儲(chǔ)方式，各有利弊。目前，一般采用Hadoop分布式數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)組織和存儲(chǔ)物聯(lián)網(wǎng)的信息。

2.3 用戶-內(nèi)容的交互

用戶與內(nèi)容之間的交互方式有主動(dòng)和被動(dòng)之分，具體體現(xiàn)如下：

（1）用戶利用信息檢索、模式匹配和數(shù)據(jù)挖掘的等方式來(lái)查詢所需信息，從而建立起用戶與內(nèi)容之間的這種主動(dòng)的交互模式；

（2）用戶通過(guò)語(yǔ)音交流和表情互動(dòng)等模式識(shí)別方式，篩選識(shí)別所呈現(xiàn)出的信息，進(jìn)而利用大數(shù)據(jù)分析及模式識(shí)別，推送相關(guān)聯(lián)的信息，從而建立起用戶與內(nèi)容之間的這種被動(dòng)的交互模式。

3 結(jié)論

無(wú)論是物聯(lián)網(wǎng)信息感知技術(shù)還是交互技術(shù)，都還有很多的難關(guān)需要攻克和深入研究，發(fā)掘出行之有效的解決措施，從而有效發(fā)揮出這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

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作者單位

常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇省常州市 213164