普适计算简介PPT
普适计算
物联网与适普计算普适计算又称普存计算、普及计算（英文中叫做pervasive computing或者Ubiquitous computing）这一概念强调和环境融为一体的计算，而计算机本身则从人们的视线里消失。
在普适计算的模式下，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。
普适计算技术彻底地改变了“人使用计算机”的传统方式，让人与计算环境更好地融合在一起，在不知不觉中达到“计算机为人服务”的目的。
普适计算技术以人的需求为中心，从根本上改变了人去适应机器计算的被动式服务思想，强调用户能在不被打扰的前提下主动、动态地接受网络服务。
它改变了计算只局限于桌面进行的传统，使用户能以各种灵活的方式享受计算能力和系统资源。
它将计算嵌入到人们的日常生活中，实现任何地点、任何时候、任何人都能访问任何信息的交互，能在真正意义上实现以人为本的生活方式。
特点：普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。
间断连接与轻量计算（即计算资源相对有限）是普适计算最重要的两个特征。
普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。
在信息时代，普适计算可以降低设备使用的复杂程度，使人们的生活更轻松、更有效率。
实际上，普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅个人电脑，而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。
目前，IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开始了端到端解决方案的技术研发。
IBM认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。
在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。
科学家认为，普适计算是一种状态，在这种状态下，iPad等移动设备、谷歌文档或远程游戏技术Onlive等云计算应用程序、4G或广域Wi-Fi等高速无线网络将整合在一起，清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介的地位。
新一代计算模式专题1普适计算简介
计算模式的发展
软件工程系
计算技术的发展
远远远远 远远远远 远远远远远 远远远远远远 远远远远远远
远远远远远
远远远远
远远远远 远远远远远远 远远远远远远 远远远远远远 远远远远远
远远远远 远远远远 远远远远远远 远远远远远
云计算 远远远远
软件工程系
计算模式的发展
❖第一代 主机计算（Mainframe Computing）
Radio Hub
Location Services
Wireless LAN
软件工程系
一些移动数字设备
❖ Docomo ❖ Pocketboar
d
Motorola
StarTAC™ clipOn
Organizer
NeoPoint™
1600 smartphone
Ericsson R320 WAP Phone
低成本的远程医疗也开始出现。
软件工程系
现今的移动通讯技术
• 整合的语音和数据 • video postcards • 通话时图片 上传/下载
Bluetooth
GPRS/ Wireless Backbone and Gateways
EDGE/
TDMA
• codec converter
Base
• bandwidth manager
计算时代。这时，人与计算机的关系演变为一对一的关系。
随后，图形用户界面和多媒体技术的发展使计算机使用者
的范围从计算机专业人员扩展到其他行业的从业人员和家
庭用户，计算机也从计算中心步入办公室和家庭，人们能
够方便地获得计算服务。现在，伴随着人类社会进入21世
纪的脚步，计算模式也开始跨入普适计算时代。
普适计算
一、普适计算的提出：1999年，IBM提出普适计算(又叫普及计算)的概念。
二、普适计算的概念：所谓的普适计算（Pervasive Computing / Ubiquitous Computing）指的是，无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。
三、普适计算最重要的两个特征：间断连接轻量计算（即计算资源相对有限）四、普适计算应具有以下特性：(1)无所不在的(pervasive)：用户可以随地以各种接人手段进入同一信息世界；(2)嵌入的(embedded)：计算和通信能力存在于我们生活的世界中，用户能够感觉到它和作用于它；(3)游牧的(nomadic)：用户和计算均可按需自由移动；(4)自适应的(adaptable)：计算和通信服务可按用户需要和运行条件提供充分的灵活性和自主性；(5)永恒的(eterna1)：系统在开启以后再也不会死机或需要重起；部件可以因需要、出错或升级来去，但整个系统则永远可用．五、普适计算所涉及的技术：移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。
六、普适计算技术的主要应用方向：1、嵌入式技术（除笔记本电脑和台式电脑外的具有CPU能进行一定的数据计算的电器如手机，MP3等都是嵌入式技术研究的方向），2、网络连接技术（包括3G，ADSL等网络连接技术），3、基于Web的软件服务构架（即通过传统的B/S构架，提供各种服务）。
七、业界和高校的实验室均有普适计算项目推出，一些较为典型的项目如下：——麻省理工学院(MIT)的Oxygen项目。
其寓意是：未来计算象氧气一样无处不在并可自由获取。
该项目将固定计算设备和移动设备通过可自动配置的网络连接起来。
系统采用了包括休眠环境的自动转换等8种环境驱动技术。
——Microsoft公司的Easy Living研究项目。
致力于智能环境的体系开发，涉及中间件、几何世界建模、定位感知、服务描述等技术。
普适计算
计算模式的发展趋势
普适计算思想的发展
强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让 计算机本身从人们的视线中消失，让人们注意 的中心回归到要完成的任务本身 Weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到 广泛关注和接受，目前已经成为一个极具活力 和影响力的研究领域。 重要标志：
1999年开始的Ubicomp国际会议 2000年开始的Pervasive Computing国际会议 2002年IEEE Pervasive Computing期刊的创刊
两种途径实现绑定
直接在物体上（内） 嵌入一定的感知、 计算、通信能力，使其同时具有物理空 间和信息空间中的用途。
例子： MERL实验室研究的Interactive Table； 清华大学研究的Smart Classroom； MIT Media Lab的Things That Think项目。
集体智慧导言
什么是集体智慧 集体智慧与Web
2.0
集体智慧在Web领域的应用 集体智慧与机器学习
搜索排名
搜索引擎与信息检索 基于内容的度量方法 基于链接的度量方法
内容(续)
推荐系统
推荐系统的诞生和现状 推荐系统的经典案例──Netflix
设计推荐系统的基本方法
全新的计算模式提出
计算机技术进一步发展迫切地需要全新的计 算模式，这就是普适计算 (Pervasive/Ubiquitous Computing)。 普适计算的思想最早是1991年Mark Weiser在 《Scientific American》的“The Computer for the 21st Century”中提出的。
普适计算名词解释
普适计算名词解释
普适计算 (Universal Computing) 是一种计算模型，旨在实现对各种类型的数据和服务进行高效和通用的计算处理。
与传统计算机只能够处理特定类型的数据和服务相比，普适计算模型可以处理各种类型的数据和服务，包括文本、图像、音频、视频等等，同时还可以处理分布式和非结构化的数据。
普适计算的核心思想是将计算资源和数据处理能力从中央服务器转移到分布式计算环境中，从而实现更高效、更灵活、更可扩展的计算处理。
普适计算还可以通过连接不同的设备和系统，实现数据的无缝交换和共享，从而为各种应用场景提供更加全面和高效的计算服务。
普适计算的应用领域非常广泛，包括人工智能、大数据分析、物联网、虚拟现实、增强现实等等。
在未来，普适计算将成为计算领域的重要趋势，为人类社会带来更多的创新和变革。
普适计算
江苏科技大学 计算机科学与工程学院 吕永芳 092070040
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普适计算的概念 普适计算与虚拟计算 普适计算的研究内容 普适计算的特性 普适计算的热门研究领域 普适计算面临的挑战
概念的提出
• 1999年，IBM提出普适计算(又叫普及计算)的 概念。所谓普适计算（Pervasive Computing / Ubiquitous Computing）指的是，无所不在的、 随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何 地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需 的信息。 • 在信息时代，普适计算可以降低设备使用的复 杂程度，使人们的生活更轻松、更有效率。实际 上，普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不 仅个人电脑，而且其它小巧的智能设备也可以连 接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采 取行动。
致谢
• That’s all • Thank you!
• 普适网络：普适计算环境下的网络环境包括各种无线网络、互联网、 普适网络：普适计算环境下的网络环境包括各种无线网络、互联网、 电话网、电视网等，还包括 网络、 电话网、电视网等，还包括RFID网络、无线传感器网络、GPS网络 网络 无线传感器网络、 网络 等多种不同类型的网络。 等多种不同类型的网络。普适计算网络支持异构环境和多种设备的自 动互连，对环境的动态变化具有自适应性， 动互连，对环境的动态变化具有自适应性，提供无处不在的通信服务 • 系统软件：普适计算的系统软件对普适计算环境中大量联网的信息 系统软件： 设备、智能物体、计算实体进行管理，为它们之间的数据交换、 设备、智能物体、计算实体进行管理，为它们之间的数据交换、消息 交互、服务发现、任务协调等提供系统级的支持。 交互、服务发现、任务协调等提供系统级的支持。普适计算的系统软 件不同于传统分布式系统软件 ，主要有两个基本的特点 ：物理集成 和自发的互操作。 和自发的互操作。 • 人机交互：典型的交互方式包括语音输入、手写输入、电子纸、眼镜 人机交互：典型的交互方式包括语音输入、手写输入、电子纸、 显示器等。除鼠标键盘输入等由人驱动的显式人机交互外， 显示器等。除鼠标键盘输入等由人驱动的显式人机交互外，普适计算 的人机交互方式会向隐式和多模式的人机交互方式方向发展。 的人机交互方式会向隐式和多模式的人机交互方式方向发展。
普适计算,课件
• 清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算是信 息空间与物理空间的融合，在这个融合的空间中人 们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。”
2020/3/1
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“随时随地”和“透明”
• “随时随地”：指人们可以在工作、生活的 现场就可以获得服务,而不需要离开这个现场， 去端坐在一个专门的计算机面前，即像空气 一样无所不在；
• 重要标志： 1999年开始，Ubicomp国际会议、 2000年开始，Pervasive Computing国际会议、 2002年，IEEE Pervasive Computing期刊的创刊。
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提示
• 我们必须认识到普适计算不仅仅是一个计 算问题
• 普适计算环境中的社会问题，包括受到普 适计算影响的个人、集体和组织的行为应 受到关注
• 90年代以来计算技术的飞速发展蕴 育了新的计算模式。
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传统的计算模式
• 以计算机为中心的计算： 1、计算机的使用方法不符合人类的习惯； 2、为了完成一项任务，需要与计算机进行的对话过 于烦琐；
• 基于桌面的使用模式： 1、用户要使用计算机，就需要坐在计算机面前； 2、本质上说是一种私有模式，难以适应一个用户可 能在不同地点和环境，甚至在移动过程中使用多台计 算设备进行工作的情况。
• 计算机在计算能力和存储容量提高 的同时体积也越来越小，其发展趋 势是把计算能力嵌入到各种设备中 去，而且这些设备可联网使用。
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计算模式的发展
• 计算模式（Computing Paradigm） 在20世纪80年代经历了从主机计算 (Mainframe Computing)到桌面计 算(Desktop Computing)的革新。
普适计算
饶文碧
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普适计算的特性
普适性:数量众多的计算设备被布置和嵌入到环境中， 普适性:数量众多的计算设备被布置和嵌入到环境中，通过这些设 用户可以随时随地得到计算服务。 备，用户可以随时随地得到计算服务。 透明性:在普适计算环境下，计算过程对于用户是透明的， 透明性:在普适计算环境下，计算过程对于用户是透明的，一般不 需要用户的直接操作， 需要用户的直接操作，这就可以使用户最大程度地将注意力放在要 完成的任务上。 完成的任务上。 动态性:在普适计算环境中，用户通常处于移动状态， 动态性:在普适计算环境中，用户通常处于移动状态，这导致在特 定的空间内用户集合将不断变化；另一方面， 定的空间内用户集合将不断变化；另一方面，移动设备也会动态地 进入或退出一个计算环境， 进入或退出一个计算环境，这导致计算系统的结构也在发生动态变 化。 自适应性:计算系统可以感知和推断用户需求， 自适应性:计算系统可以感知和推断用户需求，自发地提供用户需 要的信息服务。 要的信息服务。 永恒性:计算系统不会关机或者重启，计算模块可以根据需求、 永恒性:计算系统不会关机或者重启，计算模块可以根据需求、系 统错误或系统升级等情况加入或离开计算系统 统错误或系统升级等情况加入或离开计算系统
饶文碧
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现有技术的不足
以计算机为中心而不是以人为中心。 以计算机为中心而不是以人为中心。 计算资源是私有的，而不是共享的。 计算资源是私有的，而不是共享的。 计算是固定的，而不是随时可移动的。 计算是固定的，而不是随时可移动的。 应用程序缺乏互通性。 应用程序缺乏互通性。
饶文碧
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全面的技术挑战
(1) 在硬件或接入层次上 (2) 在网络层次上 在系统软件(infrastructure) (3) 在系统软件(infrastructure) 层次上 (4) 在人机交互层次上 (5) 应用程序设计层次上
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Mark Weiser
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软件工程系
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软件工程系
普适计算思想的发展
❖ 强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计 算机本身从人们的视线中消失，让人们注意的中 心回归到要完成的任务本身。
❖ Weiser的思想在90年代后期开始在国际上得到广 泛关注和接受，目前已经成为一个极具活力和影 响力的研究领域。
❖ 重要标志：
1. 1999年开始的Ubicomp国际会议、 2. 2000年开始的Pervasive Computing国际会议、 3. 2002年IEEE Pervasive Computing期刊的创刊。
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普适计算的定义
❖目前尚未有明确定义，但目标都是“要建立 一个充满计算和通信能力的环境，同时使这 个环境与人们逐渐地融合在一起”。
其集中的体现就是互联网的发展；
❖ 计算机在计算能力和存储容量提高的同时体积 也越来越小，其发展趋势是把计算能力嵌入到 各种设备中去，而且这些设备可联网使用。
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传统的计算模式
❖以计算机为中心的计算：
1.计算机的使用方法不符合人类的习惯； 2.为了完成一项任务，需要与计算机进行的对话过于烦
琐；
❖基于桌面的使用模式：
❖普适计算概念的正式提出是1991年Mark Weiser在《Scientific American》的“The Computer for the 21st Century”论文中。
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新的计算模式
❖第三代 普适计算（Pervasive Computing或 Ubiquitous Computing）
Radio Hub
Location Services
Wireless LAN
一些移动数字设备
❖ Docomo ❖ Pocketboar
d
Motorola
StarTAC™ clipOn
Organizer
NeoPoint™
1600 smartphone
Ericsson R320 WAP Phone
& MC218 Mobile Companion
❖ 随着计算机及相关技术的发展，通信能力和计算能力的价格正
变得越来越便宜，所占用的体积也越来越小，各种新形态的传感 器、计算／联网设备蓬勃发展;同时由于人类对生产效率、生活 质量的不懈追求，人们开始希望能随时、随地、无困难地享用计 算能力和信息服务，由此带来了计算模式的新变革，这就是计算 模式的第三个时代——普适计算时代。
A Introduction to Pervasive/Ubiquitous Computing
普适计算简介
授课教师： 姚琳
这样是移动计算的解决办法吗?！
2
90年代早期移动计算形式
3
移动设备硬件技术的发展
Compaq Luggable
~ 1987
NCR
WaveLan
915 MHz ISA
~1990
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普适计算的前驱
❖ 普适计算的思想是由Mark Weiser在1988年提出的。 他根据所从事的研究工作，预测计算模式将来会发展为 普适计算模式。在这种模式中，人们能够在任何时间 （anytime）、任何地点（anywhere）、以任何方式 （any way）访问到所需要的信息。
Mark Weiser (1952 – 1999)
1970s
1990s
Late 1990s
Now and Tomorrow ?
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软件工程系
普适计算产生的背景
❖ 计算模式的变革
主机时代MC 个人计算机时代PC Internet 分布计算 普适计算时代PVC
多人共享一台计算机 一个人一台计算机
过渡阶段 多台计算机共享每一个人
当前计算机技术发展的特点 ❖ 计算、通信和数字媒体技术的互相渗透和结合，
❖清华大学徐光祐教授等的定义是:“普适计算 是信息空间与物理空间的融合，在这个融合 的空间中人们可以随时随地、透明地获得数 字化的服务。”
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信息空间和物理空间的融合
2、自发的交互
信息空间： 存在于计算机和网络中的 数字化的信息、服务、
计算和通信
1、绑定
融合
物理空间： 真实存在的物理世界
1.用户要使用计算机，就需要坐在计算机面前； 2.本质上说是一种私有模式，难以适应一个用户可能在
不同地点和环境，甚至在移动过程中使用多台计算设 备进行工作的情况。
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全新的计算模式提出
❖计算机技术进一步发展迫切地需要全新的计 算模式，这就是普适计算 (Pervasive/Ubiquitous Computing)。
Apple iPhone
QUALCOMM pdQ™ smartphone
Samsung MP3 Phone
Sharp Zaurus
7
Bandai WonderSwan
提纲
❖ 一、概念提出与定义 ❖ 二、国内外研究现状 ❖ 三、普适计算研究体系 ❖ 四、结论
8
计算模式的发展
9
普适环境概述
计算模式的发展：
Compaq iPaq
~ 1999
IBM Linux Wristwatch
~ 2000
802.11b PC cards
~ 1999
4
~2003
低成本智能标签技术发展
❖ RFID（Radio Frequency Identification）的初始 目标应用只是物品识别与跟踪。但随着互联网和个域网的 发展，呈现了赋予RFID更丰富功能的趋势。比如，已经 出现通过互联网来远程遥控工业应用和医疗应用电冰箱， 通过RFID来实现对温度，冰箱内的物品数量以及变更情 况等实施精密管理。通过将病人信息植入RFID中，实现 低成本的远程医疗也开始出现。
• store & forward
• playback
Multing
Server
UMTS/ CDMA2000 Base Station
IP Network
Cable, xDSL, V90 10/100-BaseT
Content
Wireless PAN
Wi-Fi (WaveLAN) 6
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现今的移动通讯技术
• 整合的语音和数据 • video postcards • 通话时图片 上传/下载
Bluetooth
GPRS/ Wireless Backbone and Gateways
EDGE/
TDMA
• codec converter
Base
• bandwidth manager
Station