普適計(jì)算的探討

林 宏

（閩江學(xué)院 物理學(xué)與電子信息工程系，福建 福州 350108）

普適計(jì)算的探討

林 宏

（閩江學(xué)院 物理學(xué)與電子信息工程系，福建 福州 350108）

普適計(jì)算強(qiáng)調(diào)以人為本的計(jì)算思想，主張計(jì)算應(yīng)迎合人的習(xí)性，自主地與使用者產(chǎn)生互動(dòng)，使用戶(hù)能集中精力于所要完成的任務(wù)。在普適計(jì)算環(huán)境下，計(jì)算將融入到人們的日常生活之中，使人們能夠隨時(shí)隨地?zé)o妨礙地獲得計(jì)算和信息服務(wù)。文章介紹了普適計(jì)算的概念、包含的技術(shù)及其在生活中的例子。

普適計(jì)算；人本計(jì)算；空間

隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)已經(jīng)由PC時(shí)代進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，進(jìn)而進(jìn)入后PC時(shí)代。IBM在1999年創(chuàng)造了一個(gè)名詞——“普適計(jì)算”(又叫“普及計(jì)算”，Pervasive Computing)?！捌者m計(jì)算”指的就是，“無(wú)論何時(shí)何地，只要人們需要，就可以通過(guò)某種設(shè)備訪問(wèn)到所需的信息”。從計(jì)算技術(shù)的角度來(lái)看，人類(lèi)已經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)計(jì)算逐步延伸到了普適計(jì)算。

1 普適計(jì)算概念的提出

普適計(jì)算 (Pervasive Computing)概念最早源自Xerox ARC(Palo Alto Research Center)計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家Mark Wiser LI在1988年提出的“Ubiquitous Computing(縮寫(xiě)為Unicom或UC)”思想，現(xiàn)在文獻(xiàn)中又常以“Pervasive Computing”出現(xiàn)。普適計(jì)算將極大地影響甚至改變計(jì)算機(jī)軟、硬件學(xué)科的未來(lái)發(fā)展方向。為此，Mark Wiser指出在普適計(jì)算環(huán)境下影響計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展的一些新問(wèn)題。第一，普適計(jì)算要求新的硬件部件設(shè)計(jì)思想 (如處理器芯片設(shè)計(jì)以低能耗為優(yōu)先考慮目標(biāo))；第二，為適應(yīng)普適計(jì)算需要，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須修改或增強(qiáng)。

此后，Mark Wiser于1991年在論文 (The Computer for the 21st Century)對(duì)普適計(jì)算做了更為系統(tǒng)和全面地闡述。主張計(jì)算機(jī)的使用應(yīng)迎合人的習(xí)性，融人人的日常環(huán)境及工具中，并自主地與使用者產(chǎn)生互動(dòng)。認(rèn)為普適計(jì)算的發(fā)展將帶領(lǐng)人們進(jìn)入“寧?kù)o技術(shù)”(Calm Technology)時(shí)代——讓技術(shù)無(wú)縫地融人日常生活，使人們擺脫技術(shù)帶來(lái)的“壓迫感”，使技術(shù)處于非妨礙狀態(tài)，無(wú)需用戶(hù)分散精力進(jìn)行干預(yù)。Mark Wiser為人們描繪了一個(gè)美好的未來(lái)信息世界。

2 普適計(jì)算的理解

在普適計(jì)算環(huán)境下，人們隨時(shí)隨地都可能使用到多個(gè)計(jì)算設(shè)備，這時(shí)人的注意力就成為一種稀缺資源，如果在這種環(huán)境下還要求用戶(hù)對(duì)每一個(gè)設(shè)備計(jì)算操作的話，用戶(hù)就無(wú)法很好地完成任務(wù)。所以，普適計(jì)算關(guān)注的是人們的注意力以及人們對(duì)計(jì)算的滿(mǎn)意程度，是一種以人為中心的計(jì)算模式，即人本計(jì)算。

從另一個(gè)角度來(lái)看，計(jì)算模式的發(fā)展過(guò)程也是物理世界與信息空間融合的過(guò)程。普適計(jì)算實(shí)現(xiàn)了物理世界與信息空間的融合，讓人們可以自由地穿行于物理世界和信息空間，“就如同人們?cè)谏种猩⒉桨闱遘白匀弧薄?/p>

3 普適計(jì)算包含的技術(shù)

普適計(jì)算是一個(gè)廣泛的概念，集合了無(wú)線計(jì)算、游牧式計(jì)算、松散計(jì)算、日常計(jì)算、無(wú)所不知的計(jì)算等內(nèi)容，所涉及的技術(shù)支撐包括移動(dòng)通信技術(shù)、全球網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、嵌入式操作系統(tǒng)、P2P對(duì)等計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算、藍(lán)牙等。

移動(dòng)通信技術(shù)正在由3G向4G標(biāo)準(zhǔn)過(guò)渡。4G的概念可稱(chēng)為廣帶（Broadband）接入（所謂廣帶，是指網(wǎng)絡(luò)速率高于10Mbps的傳輸系統(tǒng)，比寬帶網(wǎng)絡(luò)具有更高的系統(tǒng)性能指標(biāo)）和分布網(wǎng)絡(luò)，具有超過(guò)2Mbps的非對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)傳輸能力，包括廣帶無(wú)線固定接入、廣帶無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）、移動(dòng)廣帶系統(tǒng)。

普適計(jì)算實(shí)際上可以看作網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的自然延伸。沒(méi)有發(fā)展成熟的全球網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)做基礎(chǔ)，普適計(jì)算就只能是一個(gè)幻想。Mark Wiser定義普適計(jì)算區(qū)別于主機(jī)計(jì)算或桌面計(jì)算的本質(zhì)特點(diǎn)就是一個(gè)人可以享受多臺(tái)計(jì)算機(jī)。其中一些計(jì)算機(jī)資源是通過(guò)人們?cè)趲追昼妰?nèi)搜索因特網(wǎng)得到的，另一些則是嵌在墻壁、椅子、服飾、開(kāi)關(guān)、汽車(chē)甚至一切物理設(shè)備里。因此所有物理設(shè)備必須一直或間斷地與intermit、intranet及Extranet連接，使用戶(hù)能夠隨時(shí)隨地獲取相關(guān)的各種信息并做出回應(yīng)。從這點(diǎn)來(lái)看，全球網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的重要性不言而喻。

普適計(jì)算技術(shù)是針對(duì)不同性能的網(wǎng)絡(luò)、終端以及臺(tái)組成的普適環(huán)境提供統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和應(yīng)用服務(wù)，而網(wǎng)格計(jì)算是在普適環(huán)境下實(shí)現(xiàn)資源共享服務(wù)共享的一種有效形式。網(wǎng)格計(jì)算的思路是將過(guò)剩的計(jì)算能力以及其它閑置的資源聯(lián)系起來(lái)，以供給那些在一定時(shí)間內(nèi)需要高性能計(jì)算能力的部門(mén)。簡(jiǎn)單說(shuō)就是把互聯(lián)網(wǎng)上的眾多計(jì)算資源整合成一臺(tái)虛擬的超級(jí)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)各種資源的全面共享。

4 普適計(jì)算的實(shí)用舉例

普適計(jì)算并不神秘，都是實(shí)實(shí)在在地建立在已有的和未來(lái)的各種信息技術(shù)基礎(chǔ)之上。從信息科學(xué)中所研究的理論和方法到硬件、軟件的設(shè)計(jì)和工程，最終都可整合到普適計(jì)算中。問(wèn)題是如何將人們的研究和開(kāi)發(fā)工作調(diào)整到普適計(jì)算這一必然之路上來(lái)，以加快“計(jì)算”在日常生活中“消失”的進(jìn)程，普適計(jì)算的困難在于體系結(jié)構(gòu)以及各種技術(shù)的無(wú)縫整合。

現(xiàn)實(shí)生活中普適計(jì)算的應(yīng)用包括數(shù)字家庭、網(wǎng)絡(luò)電視、4G手機(jī)等，下面介紹一個(gè)IBM研發(fā)的藍(lán)板(Blue Board)技術(shù)。這是一片薄薄的屏幕板，使用者只用其胸前掛著的看上去與普通員工卡沒(méi)什么兩樣的小卡片，對(duì)準(zhǔn)藍(lán)板

一下，就可以顯示出其個(gè)人主頁(yè)及定制好的其他內(nèi)容。其后的一切操作和任務(wù)都只靠使用者的手指在藍(lán)板上指指劃劃就全部搞定了，包括查閱資料、共享文件與同事實(shí)時(shí)傳信息、發(fā)送指令、布置任務(wù)、協(xié)同工作等。有了藍(lán)板技術(shù)，將來(lái)人們外出時(shí)，不再需要攜帶計(jì)算機(jī)。只需帶著這張小小的卡片，進(jìn)入系統(tǒng)就可以在任何地方工作或傳遞信息，而這張小小的卡片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。

［1］饒?jiān)撇?，張?yīng)輝.基于普適計(jì)算的研究與應(yīng)用［J］.微計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006，（5）.

［2］石為人，周彬，許磊.普適計(jì)算：人本計(jì)算［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，25（7）.

［3］曾憲權(quán)，裴洪文.普適計(jì)算技術(shù)研究綜述［J］.計(jì)算機(jī)時(shí)代，2007，（2）.

林宏(1976-)，女，碩士，講師，主要研究方向：計(jì)算機(jī)軟件及算法。