Области знаний
Партнёрские проектыМатериалы БРЭСпецпроектыСтать автором
Настроить видСменить языкИнформация
О РУВИКИ
Найти статью

Повсеместные вычисления

Pause

Повсеместные вычисления (англ. ubiquitous computing, также убикомп) — концепция в области программной инженерии, аппаратной инженерии и информатики, заключающаяся в создании условий для незаметного, постоянного и повсеместного присутствия вычислительных процессов. В отличие от настольных вычислений, повсеместные вычисления подразумевают использование вычислительных ресурсов на любом устройстве, в любом месте и в любом формате. Пользователь взаимодействует с компьютером, который может принимать различные формы, включая ноутбуки, планшеты, смартфоны и терминалы в повседневных предметах, таких как холодильник или умные очки. К базовым технологиям, обеспечивающим повсеместные вычисления, относят Интернет, продвинутые среды промежуточного ПО, ядра, операционные системы, мобильный код, датчики, микропроцессоры, новые форматы ввода-вывода и пользовательских интерфейсов, компьютерные сети, мобильные протоколы, глобальные навигационные системы и инновационные материалы.

Аналоги

Данная парадигма также известна под названиями проникающие вычисления[1], контекстный интеллект[2] и «повсюду»[3]. Каждый из этих терминов акцентирует разные стороны явления. При рассмотрении объектов, вовлечённых во взаимодействие, используются также понятия физические вычисления, Интернет вещей, гаптические вычисления[4] и «мыслящие вещи». Вместо единого определения повсеместных вычислений и связанных с ними терминов предлагается рассматривать таксономию их признаков, позволяющую описывать различные типы и разновидности повсеместных систем и приложений[5].

Ключевые темы повсеместных вычислений включают: распределённые вычисления, мобильные вычисления, локальные вычисления, мобильные сети, сети датчиков, взаимодействие человека и компьютера, контекстно-осознанные технологии для «умного дома» и искусственный интеллект.

Основные концепции

Повсеместные вычисления — это концепция использования небольших, подключённых к интернету и недорогих вычислительных устройств для автоматизации повседневных задач[6].

Марк Вейзер предложил три базовые формы умных устройств для повсеместных вычислений:[7]

  • Табы — носимое устройство размером примерно с сантиметр
  • Пэды — портативное устройство размером примерно с дециметр
  • Доски — интерактивное крупноразмерное устройство с дисплеем, приблизительно размером с метр

Повсеместные вычислительные устройства, предложенные Марком Вейзером, представляют собой плоские устройства разных размеров с визуальным экраном[8]. За пределами этих концепций также возможно существование широкого спектра других устройств повсеместных вычислений[5].

История

Термин «повсеместные вычисления» придумал Марк Вейзер около 1988 года, работая главным технологом в Xerox PARC (Пало-Альто). Вейзер, как самостоятельно, так и совместно с директором PARC Джоном Сили Брауном, писал одни из первых публикаций по этой теме, определяя её и излагая основные проблемы[7][9][10].

Осмысление последствий расширения вычислительных возможностей

Понимая, что распространение вычислительных возможностей в повседневной жизни потребует анализа социальных, культурных и психологических аспектов, выходящих за пределы чисто технических вопросов, Вейзер опирался на опыт философии, феноменологии, антропологии, психологии, постмодернизма, социологии науки и феминистской критики. Он подчёркивал «гуманистические истоки "невидимого идеала" в постмодернистской мысли»[10], а также ссылался на ироническую антиутопию Филипа К. Дика Убик.

Энди Хоппер из Кембриджского университета предложил и реализовал концепцию «Телепортации» — приложения следуют за пользователем, куда бы тот ни переместился.

Рой Вант, будучи исследователем и студентом у Энди Хоппера в Кембридже, работал над системой «Активные бейджи» — развитой системой вычислений с определением местоположения, сочетающей персональную мобильность и вычисления.

Билл Шилит (ныне Google) также проводил ранние исследования по этой тематике и участвовал в первой конференции по мобильным вычислениям в Санта-Крусе в 1996 году.

Кэн Сакамура из Токийского университета (Япония) руководит Лабораторией повсеместных сетей (UNL, Токио), а также форумом T-Engine. Совместная цель спецификации повсеместных сетей Сакамуры и форума T-Engine — сделать возможным, чтобы любое устройство могло отправлять и принимать информацию[11][12].

Значительный вклад в область также внес Массачусетский технологический институт (MIT), в частности, консорциум «Мыслящие вещи» (Things That Think; руководители — Хироси Исии, Джозеф Парадизо, Розалинд Пикард) в Медиа-лаборатория MIT[13] и проект CSAIL Project Oxygen[14]. К ведущим исследователям и лабораториям также относятся Университет Вашингтона (Шветак Патель, Анинд Дей, Джеймс Ланде, HealthX Lab Дартмутского колледжа (Эндрю Кэмпбелл), Технологический институт Джорджии (Грегори Абоуд, Тад Старнер), Лаборатория People Aware Computing в Корнелл Тек (руководитель — Тензим Чоудхури), NYU (Программа интерактивных телекоммуникаций), кафедра информатики Университета Калифорнии в Ирвайне, Microsoft Research, Intel Research, проект Equator при Университете колледжа Лондона[15], UCRi & CUS Аджуского университета[16].

Примеры

Одной из первых повсеместных систем стала инсталляция художницы Натали Джеремидженко «Живая нить» (Live Wire, также известная как Dangling String), размещённая в Xerox PARC во времена деятельности Марка Вейзера[17]. Это был кусок верёвки, прикреплённый к шаговому двигателю и управляемый через LAN; сеть, передавая данные, вызывала подёргивания верёвки, незаметно сигнализируя о сетевой активности. Вейзер считал этот пример иллюстрацией концепции спокойных технологий[18].

Современное проявление данной тенденции — широкое распространение мобильных телефонов, поддерживающих скоростную передачу данных, видеосервисы и другие вычислительные возможности. Хотя не все мобильные устройства считаются воплощением повсеместных вычислений, существуют проекты вроде японского Yaoyorozu («восемь миллионов божеств»), где мобильные устройства с радиочастотными идентификационными метками демонстрируют реальность концепции[19].

Компания Ambient Devices создала устройства «шар», «дашборд» и маяк погоды — декоративные девайсы, получающие данные по беспроводной сети и передающие сведения о происходящих событиях (биржевые котировки, погода и др.), аналогично Nabaztag, изобретённому Рафи Халаджианом и Оливье Мевелем, производством которого занималась компания Violet.

Австралийский футуролог Марк Пессе разработал многоконфигурируемую лампу с 52 светодиодами и поддержкой Wi-Fi (MooresCloud), названную в честь Гордона Мура[20].

Компания Unified Computer Intelligence Corporation выпустила устройство Ubi (от англ. The Ubiquitous Computer), предназначенное для голосового взаимодействия с интеллектуальным домом и постоянного доступа к информации[21].

Исследования в области повсеместных вычислений направлены на создание среды, в которой компьютеры позволяют человеку концентрировать внимание только на важных аспектах окружающего мира и работать преимущественно в роли системного надзора и принятия решений. Главная задача — создание такого интерфейса человек-компьютер, который бы мог интерпретировать и поддерживать намерения пользователя. Например, проект MIT Project Oxygen стремится сделать вычисления настолько привычными и доступными, как воздух:

В будущем вычисления будут человекоцентричными. Они будут доступны повсеместно, как розетки и батарейки, или как кислород в воздухе... Нам не придётся постоянно носить свои устройства. Вместо этого перенастраиваемые универсальные девайсы — портативные или встроенные в окружение — будут предоставлять вычисления там, где это нужно. В процессе взаимодействия эти «анонимные» устройства примут наши цифровые идентичности. Они будут уважать частную жизнь и требования безопасности. Нам не нужно будет печатать, кликать мышкой или учить новый компьютерный жаргон. Мы будем общаться естественно: голосом и жестами, выражающими наш замысел..[22].

Данный переход не означает бегства в «цифровое пространство», а наоборот, внедряет вычисления и коммуникации в реальную жизнь, делая их неотъемлемой частью полезных функций[19].

Сетевые роботы связывают повсеместные сети и роботов, способствуя появлению новых способов жизни и решений социально значимых задач, таких как старение населения и уход за пожилыми людьми[23].

Функции Continuity в OS X Yosemite, представленные компанией Apple, также считаются примером повсеместных вычислений[24].

Проблемы

Ограничения конфиденциальности — наиболее часто упоминаемая критика концепции повсеместных вычислений (убикомпа) и, возможно, главный барьер для её долгосрочного успешного развития[25].

Исследовательские центры

Список известных учреждений, ведущих исследования в области повсеместных вычислений (по странам):

Канада

Topological Media Lab, Университет Конкордия

Финляндия

Community Imaging Group, Университет Оулу

Германия

Офис телекооперации (TECO), Институт технологии Карлсруэ

Индия

Исследовательский центр повсеместных вычислений (UCRC), Центр развития перспективных вычислений[26]

Пакистан

Центр исследований повсеместных вычислений (CRUC), Карачи

Швеция

Центр мобильной жизни, Стокгольмский университет

Великобритания

Лаборатория смешанной реальности, Университет Ноттингема

См. также

Примечания

  1. ↑ Nieuwdorp, E. (2007). “The pervasive discourse”. Computers in Entertainment. 5 (2): 13. DOI:10.1145/1279540.1279553. S2CID 17759896.
  2. ↑ Hansmann, Uwe. Pervasive Computing: The Mobile World. — Springer, 2003. — ISBN 978-3-540-00218-5.
  3. ↑ Greenfield, Adam. Everyware: The Dawning Age of Ubiquitous Computing. — New Riders, 2006. — P. 11–12. — ISBN 978-0-321-38401-0.
  4. ↑ World Haptics Conferences. Haptics Technical Committee. Архивировано 16 ноября 2011 года.
  5. ↑ 1 2 Poslad, Stefan. Ubiquitous Computing Smart Devices, Smart Environments and Smart Interaction. — Wiley, 2009. — ISBN 978-0-470-03560-3.
  6. ↑ Kang, Byeong-Ho (январь 2007). “Ubiquitous Computing Environment Threats and Defensive Measures”. International Journal of Multimedia and Ubiquitous Engineering [англ.]. 2 (1): 47—60. Дата обращения 2019-03-22. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  7. ↑ 1 2 Weiser, Mark The Computer for the 21st Century (1991). Архивировано 22 октября 2014 года.
  8. ↑ Weiser, Mark Some Computer Science Issues in Ubiquitous Computing. CACM (23 марта 1993). Дата обращения: 28 мая 2019. Архивировано 28 мая 2019 года.
  9. ↑ Weiser, M.; Gold, R.; Brown, J.S. Ubiquitous computing (11 мая 1999). Архивировано 10 марта 2009 года.
  10. ↑ 1 2 Weiser, Mark Ubiquitous computing (17 марта 1996). Архивировано 2 июня 2018 года.
  11. ↑ Krikke, J (2005). “T-Engine: Japan's ubiquitous computing architecture is ready for prime time”. IEEE Pervasive Computing. 4 (2): 4—9. DOI:10.1109/MPRV.2005.40. S2CID 11365911.
  12. ↑ T-Engine Forum Summary. T-engine.org. Дата обращения: 25 августа 2011. Архивировано 21 октября 2018 года.
  13. ↑ MIT Media Lab – Things That Think Consortium. MIT. Дата обращения: 3 ноября 2007. Архивировано 24 апреля 2021 года.
  14. ↑ MIT Project Oxygen: Overview. MIT. Дата обращения: 3 ноября 2007. Архивировано 6 июля 2007 года.
  15. ↑ Equator. University College London. Дата обращения: 19 ноября 2009. Архивировано 10 апреля 2010 года.
  16. ↑ Center of excellence for Ubiquitous System (кор.). CUS. Архивировано 2 октября 2011 года.
  17. ↑ Weiser, Mark Designing Calm Technology (3 мая 2017). Дата обращения: 27 мая 2019. Архивировано 6 марта 2023 года.
  18. ↑ Weiser, Mark; Gold, Rich; Brown, John Seely (1999). “The Origins of Ubiquitous Computing Research at PARC in the Late 1980s”. IBM Systems Journal. 38 (4): 693. DOI:10.1147/sj.384.0693. S2CID 38805890.
  19. ↑ 1 2 Winter, Jenifer (декабрь 2008). “Emerging Policy Problems Related to Ubiquitous Computing: Negotiating Stakeholders' Visions of the Future”. Knowledge, Technology & Policy. 21 (4): 191—203. DOI:10.1007/s12130-008-9058-4. S2CID 109339320. Проверьте дату в |date= (справка на английском)
  20. ↑ Fingas, Jon MooresCloud Light runs Linux, puts LAMP on your lamp (video). Engadget.com (13 октября 2012). Дата обращения: 22 марта 2019. Архивировано 25 марта 2019 года.
  21. ↑ Ubi Cloud. Theubi.com. Архивировано 2 января 2015 года.
  22. ↑ MIT Project Oxygen: Overview. Архивировано 5 июля 2004 года.
  23. ↑ Network Robot Forum. Архивировано 24 октября 2007 года.
  24. ↑ deAgonia, Michael (6 июня 2014). “Apple's Continuity tack brings ubiquitous computing to Yosemite and iOS 8” [англ.]. Архивировано из оригинала 2023-01-31. Дата обращения 2023-01-31. Используется устаревший параметр |url-status= (справка)
  25. ↑ Hong, Jason I. An architecture for privacy-sensitive ubiquitous computing // Proceedings of the 2nd international conference on Mobile systems, applications, and services - MobiSYS '04 / Jason I. Hong, James A. Landay. — июнь 2004. — P. 177–189. — ISBN 1581137931. — doi:10.1145/990064.990087.
  26. ↑ Ubiquitous Computing Projects. Department of Electronics & Information Technology (DeitY). Ministry of Communications & IT, Government of India. Дата обращения: 7 июля 2015. Архивировано 7 июля 2015 года.

Литература

  • Adam Greenfield. Everyware: The Dawning Age of Ubiquitous Computing. — ISBN 0-321-38401-6.
  • Salim, Flora, Abowd, Gregory. UbiComp-ISWC '20: Adjunct Proceedings of the 2020 ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing and Proceedings of the 2020 ACM International Symposium on Wearable Computers. Association for Computing Machinery, Нью-Йорк, США. — ISBN 978-1-4503-8076-8.

Ссылки

Категории

Pause