Введение
Концепция в области программной инженерии и информатики
Всепроникаемые вычисления (или "ubicomp") – это концепция в области программной инженерии, аппаратной инженерии и информатики, в которой вычислительные возможности становятся доступными повсюду и в любое время. В отличие от традиционных настольных вычислений, всепроникаемые вычисления могут осуществляться с использованием любого устройства, в любом месте и в любом формате. Пользователь взаимодействует с компьютером, который может принимать различные формы, включая ноутбуки, планшеты, смартфоны и встроенные терминалы в повседневных предметах, таких как холодильник или очки. К основным технологиям, поддерживающим всепроникаемые вычисления, относятся Интернет, продвинутое промежуточное программное обеспечение, операционные системы, мобильный код, датчики, микропроцессоры, новые устройства ввода-вывода и пользовательские интерфейсы, компьютерные сети, мобильные протоколы, определение местоположения и позиционирования, а также новые материалы. Эта парадигма также описывается как повсеместные вычисления, окружающий интеллект или "everyware". Каждый термин акцентирует несколько различные аспекты. Когда основное внимание уделяется объектам, она также известна как физические вычисления, Интернет вещей, тактильные вычисления и "умные вещи". Вместо того, чтобы предлагать единое определение для всепроникаемых вычислений и связанных с ними терминов, была предложена таксономия свойств всепроникаемых вычислений, позволяющая описывать различные типы и варианты всепроникаемых систем и приложений. К темам всепроникаемых вычислений относятся: распределенные вычисления, мобильные вычисления, вычисления местоположения, мобильные сети, сенсорные сети, взаимодействие человека и компьютера, контекстно-зависимые технологии умного дома и искусственный интеллект.
Основные понятия
Всепроникающие вычисления – это концепция использования небольших, подключенных к интернету и недорогих компьютеров для автоматизации повседневных задач. Марк Вайзер предложил три основные формы для всепроникающих вычислительных устройств. Помимо этих концепций, существует широкий спектр других всепроникающих вычислительных устройств, которые могут быть созданы.
Признание последствий расширения мощности обработки
Признавая, что распространение вычислительной мощности на повседневные ситуации потребует понимания социальных, культурных и психологических явлений, выходящих за рамки его компетенции, Вайзер испытал влияние множества областей за пределами компьютерных наук, включая "философию, феноменологию, антропологию, психологию, постмодернизм, социологию науки и феминистскую критику". Он прямо указывал на "гуманистические истоки 'невидимого идеала' в постмодернистской мысли".
MIT также внес значительный вклад в исследования в этой области, в частности, консорциум Things That Think (под руководством Хироси Ишии, Джозефа А. Парадизо и Розалинд Пикард) в Media Lab и усилия CSAIL, известные как Project Oxygen. Среди других крупных участников – лаборатория Ubicomp Вашингтонского университета (под руководством Шветак Пателя), лаборатория DartNets Дартмутского колледжа, колледж вычислительных наук Технологического института Джорджии, лаборатория People Aware Computing Корнеллского университета, программа интерактивных телекоммуникаций Нью-Йоркского университета, факультет информатики Калифорнийского университета в Ирвайне, исследовательские подразделения Microsoft Research, Intel Research и Equator, а также UCRi & CUS Университета Ажоу.
Примеры
Одной из самых ранних повсеместных систем была "Живая проволока" художника Натали Иеремиенко, также известная как "Висящая нить", установленная в Xerox PARC во время работы Марка Вайзера. Это был кусок нити, прикрепленный к шаговому двигателю и управляемый подключением к локальной сети; сетевая активность вызывала подергивание нити, обеспечивая периферически заметный индикатор трафика. Вайзер назвал это примером спокойных технологий. Современным проявлением этой тенденции является широкое распространение мобильных телефонов. Многие мобильные телефоны поддерживают высокоскоростную передачу данных, видеосервисы и другие сервисы с мощными вычислительными возможностями. Хотя эти мобильные устройства не обязательно являются проявлениями повсеместных вычислений, существуют примеры, такие как японский проект Yaoyorozu ("Восемь миллионов богов"), в котором мобильные устройства в сочетании с радиочастотными идентификационными метками демонстрируют, что повсеместные вычисления уже присутствуют в той или иной форме. Ambient Devices создала "орб", "панель управления" и "маяк погоды": эти декоративные устройства получают данные из беспроводной сети и сообщают о текущих событиях, таких как цены акций и погода, как Nabaztag, изобретенный Рафи Халаджианом и Оливье Мевелем и произведенный компанией Violet. Австралийский футуролог Марк Песс создал высококонфигурируемую лампу с 52 светодиодами, использующую Wi-Fi и названную MooresCloud в честь Гордона Мура. Корпорация Unified Computer Intelligence Corporation запустила устройство под названием Ubi – The Ubiquitous Computer, предназначенное для обеспечения голосового взаимодействия с домом и постоянного доступа к информации. Исследования в области повсеместных вычислений сосредоточены на создании среды, в которой компьютеры позволяют людям концентрировать внимание на определенных аспектах окружающей среды и выполнять надзорные и управленческие функции. Повсеместные вычисления подчеркивают создание человеко-машинного интерфейса, способного интерпретировать и поддерживать намерения пользователя. Например, проект MIT "Oxygen" стремится создать систему, в которой вычисления будут столь же распространены, как воздух:
In the future, computation will be human centered. It will be freely available everywhere, like batteries and power sockets, or oxygen in the air we breathe We will not need to carry our own devices around with us. Instead, configurable generic devices, either handheld or embedded in the environment, will bring computation to us, whenever we need it and wherever we might be. As we interact with these "anonymous" devices, they will adopt our information personalities. They will respect our desires for privacy and security. We won't have to type, click, or learn new computer jargon. Instead, we'll communicate naturally, using speech and gestures that describe our intent
This is a fundamental transition that does not seek to escape the physical world and "enter some metallic, gigabyte infested cyberspace" but rather brings computers and communications to us, making them "synonymous with the useful tasks they perform". The "Continuity" set of features, introduced by Apple in OS X Yosemite, can be seen as an example of ubiquitous computing.
В будущем вычисления будут ориентированы на человека. Они будут свободно доступны повсюду, как батарейки и розетки, или кислород в воздухе, которым мы дышим. Нам не нужно будет носить с собой собственные устройства. Вместо этого, конфигурируемые универсальные устройства, будь то портативные или встроенные в окружающую среду, будут предоставлять нам вычислительные возможности, когда и где они нам понадобятся. Взаимодействуя с этими "анонимными" устройствами, они будут адаптироваться к нашим информационным профилям. Они будут уважать наше стремление к конфиденциальности и безопасности. Нам не придется вводить текст, щелкать мышью или изучать новый компьютерный жаргон. Вместо этого мы будем общаться естественным образом, используя речь и жесты, описывающие наши намерения.
In the future, computation will be human centered. It will be freely available everywhere, like batteries and power sockets, or oxygen in the air we breathe We will not need to carry our own devices around with us. Instead, configurable generic devices, either handheld or embedded in the environment, will bring computation to us, whenever we need it and wherever we might be. As we interact with these "anonymous" devices, they will adopt our information personalities. They will respect our desires for privacy and security. We won't have to type, click, or learn new computer jargon. Instead, we'll communicate naturally, using speech and gestures that describe our intent
This is a fundamental transition that does not seek to escape the physical world and "enter some metallic, gigabyte infested cyberspace" but rather brings computers and communications to us, making them "synonymous with the useful tasks they perform". The "Continuity" set of features, introduced by Apple in OS X Yosemite, can be seen as an example of ubiquitous computing.
Это фундаментальный переход, который не стремится избежать физического мира и "погрузиться в какое-то металлическое, гигабайтное киберпространство", а скорее приближает компьютеры и коммуникации к нам, делая их "синонимом полезных задач, которые они выполняют". Набор функций "Continuity", представленный Apple в OS X Yosemite, можно рассматривать как пример повсеместных вычислений.
In the future, computation will be human centered. It will be freely available everywhere, like batteries and power sockets, or oxygen in the air we breathe We will not need to carry our own devices around with us. Instead, configurable generic devices, either handheld or embedded in the environment, will bring computation to us, whenever we need it and wherever we might be. As we interact with these "anonymous" devices, they will adopt our information personalities. They will respect our desires for privacy and security. We won't have to type, click, or learn new computer jargon. Instead, we'll communicate naturally, using speech and gestures that describe our intent
This is a fundamental transition that does not seek to escape the physical world and "enter some metallic, gigabyte infested cyberspace" but rather brings computers and communications to us, making them "synonymous with the useful tasks they perform". The "Continuity" set of features, introduced by Apple in OS X Yosemite, can be seen as an example of ubiquitous computing.
Проблемы
Конфиденциальность, пожалуй, является самой часто упоминаемой критикой вездесущих вычислений (ubicomp) и, возможно, представляет собой наибольшее препятствие для их долгосрочного успеха.