普适计算技术：融入生活却“看不见”的技术

只有当机器进入人们生活环境而不是强迫人们进入机器世界时，机器的使用才能像林中漫步一样新鲜有趣

　　 场景一

　　 在一个智能教室环境下，如果投影设备的显示效果不是很理想，教师可以通过自己的PDA向学生的PDA发送电子课件。当教师走近学生讨论组时，其PDA会动态加入该组， 下载该组的讨论材料。

　　 这便是Arizona State University的智能教室环境，其普适环境由投影机、教师PDA、学生PDA组成，该系统通过可重新配置的上、下文敏感中间件，突出对环境的感知和动态自组网络通信的支持。

　　 场景二

　　 一个普适医疗服务系统，提供一种任何时间、任何地点的医疗服务访问-一辆配备有无线定位系统的急救车，可准确定位突发事故现场，利用无线网络获取实时的交通信息。在事故现场，通过便携式和移动式设备监测病人的脉搏、血压、呼吸等数据，通过无线网络访问分布式的医疗服务系统，下载有关病历数据等必要信息。除了基于定位系统的应急响应机制，该系统的功能还包括基于移动设备和无线网络的远程医疗诊断、远程病人监护，以及远程访问具有患者病历信息的医疗数据库。

　　 施乐公司Palo Alto研究中心的首席技术官Mark Weiser曾经说过，最深刻和强大的技术应该是"看不见"的技术，是那些融入日常生活并消失在日常生活中的技术。这个被称为"普适计算之父"的人在上个世纪90年代初就声称：受社会学家、哲学家和人类学家的影响，他重新审视了网络计算模式。他指出，21世纪的计算将是一种无所不在的计算（Ubiquitous Computing）。

互联网 应用的兴起使计算模式继主机计算和桌面计算之后进入一种全新的模式，这就是普适计算模式。这种新的计算模式强调把计算机嵌入到人们日常生活和工作环境中，使用户能方便地访问信息和得到计算的服务。

　 随着定位传感器、无线通信尤其是互联网的普及和分布式计算技术的进步，普适计算的实现条件越来越成熟，普适计算（Pervasive Computing or Ubiquitous Computing）的概念得到了更多的认可。Mckenna Group预言，普适计算市场将在21世纪初的5年内达到1200亿美元， 这一估算包括众多的可用作普适计算终端的手持式和移动式设备。

　　 普适计算：计算融入生活

　　现在有一个很根本的问题摆在了我们面前：是我们去适应机器计算，还是让计算融入生活？普适计算作为一种计算模式，其深远影响正是在于改变了人与计算的关系。

　 当人们还沉浸在虚拟游戏空间中不能自拔时，普适计算的倡导者反其道而行之，他们认为普适计算是虚拟计算的反面。虚拟计算这种理念致力于把人置于计算机所创造的虚拟世界里，而普适计算则是使计算机融入人的生活空间，形成一个"无时不在、无处不在而又不可见"的计算环境。
　 在这样的环境中，计算不再局限于桌面，用户可以通过手持设备、可穿戴设备或其它常规、非常规的计算设备无障碍地享用计算能力和信息资源。普适计算模式将对人们享用计算和信息的方式带来另一场变革。

　　普适计算当然包括移动计算，但普适计算更强调环境驱动性。这要求普适计算对环境信息具有高度的可感知性，人机交互更自然化，设备和网络的自动配置和自适应能力更强，所以普适计算的研究涵盖传感器、人机交互、中间件、移动计算、嵌入式技术、网络技术等领域。

　　 业界的努力

　　众多业界主流对推动普适计算技术的发展所做的努力是引人注目的。无论是中间件平台还是原型应用系统的推出，都是在从不同的角度诠释普适计算的概念，向人们展示了这一后现代主义概念所能达到的境界。

　　麻省理工学院（MIT）开展的Oxygen项目的寓意是使未来的计算像氧气一样无处不在并可自由获取。他们认为，与传统的以计算机为中心的计算模式不同，新的计算模式应该以人为本。该系统采用了包括休眠环境的自动转换等八种环境驱动技术，目的把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。

　 而IBM的WebSphere Everyplace项目的努力目标是使企业应用更易于在移动设备上发布。该技术的核心是一个基于WebSphere的扩展服务，该扩展服务是一个中间件，可嵌入其它的应用软件，使软件开发商、设备制造商和企业在手持设备中扩展IBM的WebSphere平台和基于Java 的应用。利用该技术，开发人员无需为移动设备重新编写程序，也无需利用微浏览器去访问信息，终端用户可以按需随时下载所需的应用和数据完成安全交易。IBM宣布已有一些软件厂商将基于Tivoli的WebSphere设备管理软件嵌入其应用之中。

微软公司也开展了相关项目的研究，例如Easy Living。该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。它的关键特点是机器视觉、多传感器的自动和半自动校准，以及独立于设备的通信。

　　此外，AT&T实验室和英国剑桥大学合作的研究项目Sentient Computing的研究重点是希望通过用户接口、传感器，以及建立资源数据等手段，为系统提供基于用户和位置的数据更新能力，系统可无缝扩展到整个建筑物。当然，正在进行普适计算的研究还有惠普公司的Cool Town项目、Everyday Computing项目，以及华盛顿大学的Portolano项目、清华大学的智能教学环境项目等。

　　 "林中漫步"的难题

　　虽然构造普适计算的各种构件都存在：嵌入式技术、网络技术（包括移动计算和自组网络）、中间件技术和传感器技术，但将其无缝集成仍是很大的挑战。考虑到大量日常和消费类设备的接入，由于设备的智能程度的差别（如：实验室的PC机与街边的自动售货机），普适计算系统的中间件必须找到途径以屏蔽这种不均衡。

　　智能环境是普适计算的先决条件，依应用不同，需要感知的可以是用户位置、环境温度、光线、甚至用户的动作、表情、心跳、血压等等。这个目标引入了更多的复杂性：位置监控、不确定建模、实时信息处理和融合来自不同传感器的数据，这些均构成了技术瓶颈。

　　我们更愿意把计算模式的演变看作是一个进化的过程。随着相关技术的发展，将会有更多的普适计算应用系统投入实用。移动计算技术的成熟和嵌入式设备的普及也将使普适计算设备在近几年翻番，IDC曾预计，到2003年底，普适计算设备的数目将超过世界人口（60亿人口），这些设备包括： PDA（3亿）、消费电子设备（20亿，包括无线电话、呼机、机顶盒等等）、其它嵌有智能芯片的设备（50亿，售货机、冰箱、洗衣机等等），这些设备都将通过普适计算网络相连。

　　尽管问题和挑战依然存在，Mark Weiser 的"林中漫步"的理想却比任何时候都更接近我们，"只有当机器进入人们生活环境而不是强迫人们进入机器世界时，机器的使用才能像林中漫步一样新鲜有趣，"Mark Weiser表示。"无时不在、无处不在而又不可见"是计算发展的必然趋势，可以预见，普适计算将迅速渗透到我们生活中的方方面面，并带来计算模式的全新变革。