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普适计算:无处不在的人性化服务

世界经理人·科技 TECH.ICXO.COM ( 日期:2005-05-25 15:28)

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OKI使用太阳能电池的ZigBee传感器网络

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无所不在的普适计算网络

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OKI在日本进行ZigBee传感器网络真机试验概念图  

  ZigBee是一种短距离、低速率无线网络技术提案。它是一种介于RFID和蓝牙之间的技术,主要用于近距离无线连接,是一种更加简单和实用的无线网络协议。

  ZigBee的前身是1998年由INTEL、IBM等产业巨头发起的“HomeRFLite”技术。目前,ZigBee的网络标准由IEEE802.15工作组负责制订,被称作IEEE802.15.4(ZigBee)技术标准,目前尚未成为IEEE的正式标准。ZigBee建立在802.15.4标准之上,它使用直接序列扩频技术收发电波。利用2.4GHz频段、868MHz频段、915MHz频段。一次调制方式使用O-QPSK时,最大数据传输速度为250kbps。

  由于ZigBee标准确定了不同制造商之间共享网络资源的应用框架,所以被认为具有广阔商业前景。

  就在十几天前,美国ZigBee联盟宣布,由于新增了20名成员,加入该联盟的企业和团体已然超过了150家。值得关注的是,此次新增成员不仅有中国的华为公司,还有美国的IBM公司(IBMResearchGmbH)。有分析说,从华为在技术领域的专注作风和IBM一贯的谨慎态度来看,这两家公司捧场ZigBee再次确认了该标准的光明前景。

  作为上述分析的注脚,业内著名的ABI研究公司4月份发表的一项研究称,ZigBee无疑将是无线技术的下一次革命。研究预测,到2006年底,将有8000万ZigBee设备投入使用。大名鼎鼎的德国莱茵TUV也在日前宣布成为ZigBee联盟在实验室测试其技术和产品的全球唯一代表。

  如此热炒的ZigBee究竟是一种什么样的标准?严格的说,这是一种尚未获得正式批准的“民间”标准。其亮点在于,ZigBee提供适合商业和家庭应用的短距离无线连接,被认为特别适合控制商业系统和家用电器。

  无论学术界还是实业界,人们看重ZigBee还有更重要的一点:ZigBee技术为酝酿了20余年的普适计算理论,提供了第一个从理论走向现实的技术平台。ZigBee标准的普及,堪称计算技术第四次浪潮的第一波。

  尚未开始应用的“未来”技术

  普适计算是信息技术中的一个真正的“大概念”。随着计算机、通信、网络、微电子、集成电路等技术的发展,信息技术的硬件环境和软件环境发生了巨大变化。这种变化使得通信和计算机构成的信息空间,与人们生活和工作的物理空间正在逐渐融为一体。普适计算(ubiquitous/pervasivecomputing)的思想就是在这种背景下产生的。这个概念的提出始于1991年,从上个世纪90年代后期开始,普适计算受到了广泛关注。

  普适计算作为一项尚未开始应用的“未来”技术,有各种各样的定义。不过实际上,各种表述的基本内容差别不大。人们普遍认为,在完善的普适环境下,使用任意设备和任意网络、在任意时间都能获得相当质量的计算服务。普适计算的重点在于,提供面向客户、无处不在的自适应计算环境。

  在普适计算建立的融合空间中,人们可以“随时随地”和“透明”地获得数字化的服务。在普适计算环境成熟以后,使用者可以在生活和工作场所的任何位置很自然地获得所需要的网络和计算服务。在使用者获得计算服务的过程中,由于提供计算和通信的设备已经融入到该环境中,使用者并不需要有意识地选择使用某种设备或者网络。由于计算能力的无所不在,信息空间将与人们生活和工作的物理空间融为一体。同时,这些设备对于用户而言虽然广泛存在,并可以人机交互,却无需去有意识地寻找、感知和操控,计算机好像隐身了———这是普适计算最重要的特征。

  在普适计算时代,计算机主要不是以单独的计算设备的形态出现,而是采用将嵌入式处理器、存储器、通信模块和传感器集成在一起,以各种信息设备的形式出现。这些信息设备集计算、通信、传感器等具体功能于一身,能方便地与各种传统设备结合在一起。不仅如此,目前的各种日常设备届时也将演变成信息设备。信息设备可以轻易地通过无线网络互连并与互联网连接。按照用户的个人需求进行个性化服务。

  信息设备的计算能力、可获得性和可订制性正在变得越来越强,数量越来越多,越来越普及。与此同时,体积却越来越小,价格也越来越低,这就为普适计算时代的到来创造了物质条件。在普适计算环境,也就是第四代计算环境中,将存在大量种类繁多的计算设备,其中大部分都将是嵌入式设备。各种设备之间、由各种设备构成的各个相对独立的普适环境之间以及设备和用户之间,都存在着广泛的无处不在的信息流。对于用户的绝大部分计算需求,普适计算环境都能够按照用户预先的设定,或者用户个人的喜好智能化地加以满足。

  普适计算最核心的内容在于对人的关怀。在普适计算建立的融合空间中,人们可以随时、透明地获得计算服务,而不用离开现场端坐在计算机前。这种服务的访问方式甚至可以在用户没有觉察的情况下由系统主动提供。从某种意义上说,计算机好像销声匿迹了。

  最引人入胜也最具挑战性的课题将集中在“沉静技术”上面。其意义是,在普适计算环境中,每个设备都需要响应或预测用户的各种需求,同时每个设备和整个环境都需要保持对环境中每个用户的非妨碍状态,无需用户分散精力进行干预。依靠沉静技术,计算和信息传递将不再是一种工作或者技能,而成为我们生活中自然而然的一部分,这就是“普适计算”的理想境界。

  展望普适计算的美好前景,有人将其称作第四代计算。这个说法将信息技术发展到目前为止的整个过程划分为三个层次,具体包括,第一代计算,独立的大型主机阶段;第二代计算,具有一定联网比例的个人电脑普及阶段;第三代计算,因特网普及阶段。从信息技术发展的角度看,目前,众望所归的3G乃至未来的4G无线服务还远远达不到普适计算所能达到的高度。3G提供了移动终端和手机基站之间的联网和计算能力,而普适计算则意味着不同终端之间、不同网络之间的网络互连和协同计算。

  目前,计算和信息访问还是一种工作方式,使用计算机还是一种“技术”。如果有一天,计算和信息访问将不再是一种“工作”和“技术”,而成为我们生活的一部分,人们虽然不能明确地感受到它们的存在,但却每时每刻都离不开它们,那么就可以说,我们实现了“普适计算”的理想境界。

  韩国21世纪的重点研究前沿

  理想境界的实现需要许多年的时间和天文数字般的投资。但是,初步的普适计算环境,比如家居智能化,却可以较容易地实现。而且搭建这个稍显粗糙的普适环境还将有利可图,韩国官方和经济界的看法正是如此。

  经过多年的理论研究,韩国科技部正式立项开展有关普适自动计算与网络的研发工作(简称UT项目),并将该项目列为21世纪重点前沿研究项目。该项目周期长达10年,期望在2013年使韩国相关参与研究的机构在普适计算领域成为领导全球的世界一流研究机构,并且开发出一系列适用于普适自动计算服务的人机交互和智能信息处理基础技术,从而实现基于环境感知的真实普适计算环境。

  2003年,韩国科学技术部正式立项开展普适计算的研发工作,称为UT项目。成立了专门的管理机构,并将这个项目列为韩国科技界21世纪重点前沿研究项目之一。韩国计划在2013年使韩国取得技术领先地位,建设成功真正的普适计算环境。

  UT项目涉及韩国的5个研究所,14家公司和18家大学,年平均预算为1700万美元,开发期为10年。目前已经选定了有待开发的三项核心技术,分别是自动计算体系,灵巧传感器和标识技术。

  UT项目瞄准世界信息技术的发展前沿,以推动相关应用技术的产业化,提高韩国民众的生活水平为宗旨。为此,该项目提出了“造福人类社会的世界级普适技术领先国家”的口号。UT项目被分为三个关键阶段。每个阶段的目标分别是家庭环境、城镇和全国的普适计算化。韩国政府认为,UT项目将带动一个巨大的、新兴的信息产品市场,韩国企业通过参与UT项目,将大幅度提高技术水准,有能力分享全球普适计算市场20%以上的份额。

  在许多韩国业内人士看来,普适计算将极大地改变人类生存的方式,淘汰现有的计算设备,形成一个远远大于现有IT产业的巨大市场。

  与普适计算相关的具体产品

  手机韩国第三大手机制造商Curitel公司在2004年12月7日展示了该公司推出的ZigBee手机的部分功能。该公司表示,这款手机的推出标志着ZigBee产品的正式出现,同时也意味着普适计算时代的到来。

  虽然ZigBee尚未成为正式标准,普适计算的时代还远远没有成为现实,但基于新技术的应用显示了美好的前景。韩国Curitel公司表示,该公司希望通过开发嵌入了ZigBee等技术的移动手持设备,从而成为普适计算时代的先锋。”

  在韩国,Curitel公司是继三星电子公司和LG电子公司之后的第三大移动手持设备制造商。

  智能尘埃早在两年前,有关智能灰尘的报道就吸引了无数的眼球。美国加州大学柏克莱分校日前宣布,他们已开发出一种新型侦察用微型探测器,取名“智能尘埃”。该探测器小到可装进一个阿斯匹林药片大小的塑料容器内,可用于侦察近距离敌方的活动情况。这项研究已经到了实地测试阶段。

  实际上,除了军事用途之外,智能灰尘作为一项研究项目,在技术上和工程上也有着自己的目标。这个课题的提出是为了验证是否能将完整的传感、通信系统、电源系统集成在1立方毫米的体积内。据报道,美国加州大学一份研究报告认为,1999年,只利用市场上现有产品,便可在5立方毫米的体积内装上温度、湿度、大气压力、光强、倾斜、振动和磁场传感器,双向无线电通信装置,微处理器控制器和电池,通信距离可达20米。

  智能灰尘的体积微小,具有无线联网能力,而且价格非常便宜。使用功能不同的智能灰尘,可以迅速搭建一个可灵活订制的智能化计算环境———普适计算环境。人们预测,2010年左右,各种智能灰尘产品会大量面市,在军事、商用和民用等几乎所有领域发挥重要作用。

  RFID标签这种无线射频识别标签,通常为一片半导体芯片,带有存储单元和天线。各种信息芯片的存储单元,通过天线与读取器进行非接触通信,而多数RFID标签并不需要电池。

  目前,RFID标签已经广泛用于商业领域,为物流管理等业务提供方便。然而,这种应用远远没有充分挖掘出RFID的潜能。由于其分布的广泛性和相对于传统条形码技术的读取便利性,使RFID可能成为普适计算应用环境的重要组成部分。RFID技术称得上是一种有现实意义的普适计算终端的雏形。

  就服装而言,带有RFID标签的衣服不仅能够在商场收银台显示商品的价格,还能够将衣服的布料成分传递给洗衣机和电熨斗,使洗涤、烘干程序和熨烫温度均可以自动设定。家庭计算机可以通过RFID信息了解到衣物的保暖、防风等性能,自动比较主人外出前穿戴衣物的保暖性能是否适应室外的气候,包括当时的气候和一段时间之后的气候。如果主人出远门,计算机还会通过订票信息了解目的地的气候情况并进行分析,这些分析会根据每个个体的衣着习惯进行。


original link
http://www.chinainfo.gov.cn/data/200505/1_20050524_110939.html

来源:中国科技信息

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收录时间:2005-05-25 15:28
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来源:中国科技信息
 

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