Casa > Exposició > Contingut

Informàtica ubicua

Mar 08, 2019

La informàtica ubiqua (o "ubicomp") és un concepte en enginyeria de programari i en ciències de la computació on la computació apareix en qualsevol moment i en qualsevol lloc. A diferència de la computació d'escriptori, la computació ubicua pot produir-se mitjançant qualsevol dispositiu, en qualsevol lloc i en qualsevol format. Un usuari interactua amb l’ordinador, que pot existir de moltes maneres diferents, incloent ordinadors portàtils, tauletes i terminals en objectes quotidians, com ara un refrigerador o unes ulleres. Les tecnologies subjacents per donar suport a la computació ubicua inclouen Internet, middleware avançat, sistema operatiu, codi de mòbil, sensors, microprocessadors, noves interfícies d'E / S i interfícies d'usuari, xarxes, protocols mòbils, ubicació i posicionament i nous materials.


Aquest paradigma també es descriu com a computació generalitzada, intel·ligència ambiental o "tot el món". Cada terme posa l'accent en aspectes lleugerament diferents. Quan es tracta principalment dels objectes involucrats, també es coneix com a computació física, Internet de les coses, computació hàptica i "coses que pensen". En lloc de proposar una única definició per a la computació ubicua i per a aquests termes relacionats, s'ha proposat una taxonomia de propietats per a computació ubiqua, a partir de la qual es poden descriure diferents tipus o sabors de sistemes i aplicacions omnipresents.


Informàtica omnipresent toca computació distribuïda, informàtica mòbil, informàtica de localització, xarxes mòbils, xarxes de sensors, interacció home-ordinador i intel·ligència artificial.


Conceptes bàsics

Al seu nucli, tots els models d’informàtica ubiqua comparteixen una visió de petits dispositius de processament en xarxa robustos, barats i distribuïts a totes les escales al llarg de la vida quotidiana i que generalment es converteixen en finalitats molt habituals. Per exemple, un entorn informàtic domèstic omnipresent podria interconnectar controls d’enllumenat i ambientals amb monitors biomètrics personals teixits en roba perquè les condicions d’il·luminació i calefacció en una habitació es puguin modular, de manera contínua i imperceptible. Un altre escenari habitual és que els frigorífics siguin "conscients" dels seus continguts etiquetats adequadament, capaços de planificar una varietat de menús del menjar realment a la mà i advertir als usuaris de menjar ranci o estropeado.


La informàtica ubiqua presenta reptes en tota la informàtica: en el disseny i enginyeria de sistemes, en el modelatge de sistemes i en el disseny de la interfície d'usuari. Els models d’interacció d’home i ordinador contemporanis, ja siguin de línia d’ordres, de menú o basats en interfícies gràfiques, són inadequats i inadequats per al cas omnipresent. Això suggereix que el paradigma d’interacció "natural" adequat a una computació ubiqua totalment robusta encara no ha sorgit, tot i que també hi ha reconeixement en el camp que en molts aspectes ja estem vivint en un món ubicomput (vegeu també l’article principal de Natural user) interfícies). Els dispositius contemporanis que donen suport a aquesta última idea inclouen telèfons mòbils, reproductors d’àudio digital, etiquetes d’identificació de radiofreqüència, GPS i pissarres interactives.


Mark Weiser va proposar tres formes bàsiques per a dispositius de sistema omnipresents (vegeu també dispositius intel·ligents): pestanyes, coixinets i taulers.


Pestanyes: dispositius de mida de centímetre portàtil

Coixinets: dispositius de mida de decimetre manual

Taules: dispositius interactius de mida de comptador.

Aquestes tres formes proposades per Weiser es caracteritzen per ser de mida macro, tenir una forma plana i per incorporar pantalles de sortida visuals. Si relaxem cadascuna d'aquestes tres característiques, podem ampliar aquest rang a una gamma molt més diversa i potencialment més útil de dispositius informàtics ubicuals. Per tant, s'han proposat tres formes addicionals per a sistemes ubicuals:


Pols: els dispositius miniaturitzats es poden fer sense visualitzacions de sortida visual, per exemple, sistemes de microelectromecànics (MEMS), que van des de nanòmetres a micròmetres fins a mil·límetres. Vegeu també Pols intel·ligent.

Pell: els teixits basats en polímers emissors de llum i conductors, dispositius informàtics orgànics, es poden formar en superfícies de visualització no planes més flexibles i productes com ara roba i cortines, vegeu pantalla OLED. El dispositiu MEMS també es pot pintar sobre diverses superfícies de manera que diverses estructures del món físic puguin actuar com a superfícies en xarxa dels MEMS.

Argila: els conjunts de MEMS es poden formar en formes tridimensionals arbitràries com a artefactes que s'assemblen a diferents tipus d'objectes físics (vegeu també la interfície tangible).

En el seu llibre The Rise of the Network Society, Manuel Castells suggereix que hi ha un canvi continuat de microcomputadores i mainframes ja descentralitzats i autònoms cap a una computació completament generalitzada. En el seu model d’un sistema informàtic generalitzat, Castells utilitza l’exemple d’Internet com l’inici d’un sistema informàtic generalitzat. La progressió lògica d’aquest paradigma és un sistema on la lògica de la xarxa es fa aplicable a cada àmbit de l’activitat diària, en totes les ubicacions i en cada context. Castells preveu un sistema on es difondran milers de milions de dispositius intercomunicacions en miniatura i omnipresents a tot el món "com el pigment a la pintura de la paret".


Es pot considerar que la informàtica ubiqua consisteix en moltes capes, cadascuna amb els seus propis rols, que juntes formen un sol sistema:


Capa 1: capa de gestió de tasques


Monitoritza la tasca, el context i l'índex de l'usuari

Mapar la tasca de l'usuari per necessitar els serveis de l'entorn

Per gestionar dependències complexes

Capa 2: capa de gestió de l'entorn


Supervisar un recurs i les seves capacitats

Per mapar la necessitat del servei, els estats de nivell d’usuari de capacitats específiques

Capa 3: capa d'entorn


Per supervisar un recurs rellevant

Per gestionar la fiabilitat dels recursos



Història

Mark Weiser va encunyar la frase "computació ubicua" al voltant de 1988, durant el seu mandat com a tècnic en cap del centre de recerca Xerox Palo Alto (PARC). Tant sols com amb el director i científic cap de PARC, John Seely Brown, Weiser va escriure alguns dels primers documents sobre el tema, definint-lo en gran mesura i esbossant les seves principals preocupacions.


Reconèixer els efectes de l’extensió de la potència de processament

Reconeixent que l’extensió del poder de processament en els escenaris quotidians requeriria comprensions de fenòmens socials, culturals i psicològics més enllà del seu àmbit adequat, Weiser va ser influenciat per molts camps fora de la informàtica, incloent "filosofia, fenomenologia, antropologia, psicologia, postmodernitat, sociologia de la ciència i la crítica feminista ". Va ser explícit sobre "els orígens humanístics de l '" ideal invisible en el pensament postmodernista "", fent referència també a la novel·la irònicament distopique Philip K. Dick, Ubik.


Andy Hopper de la Universitat de Cambridge al Regne Unit va proposar i va demostrar el concepte de "teletransportació", on les aplicacions segueixen a l'usuari allà on es mou.


Roy Want, mentre que un investigador i estudiant que treballava amb Andy Hopper a la Universitat de Cambridge, va treballar en el "Sistema de Badge actiu", que és un sistema avançat de computació de localització on la mobilitat personal que es fusiona amb la informàtica.


Bill Schilit (ara a Google) també va fer alguns treballs anteriors en aquest tema i va participar al primer taller d’informàtica mòbil que es va celebrar a Santa Cruz el 1996.


Ken Sakamura de la Universitat de Tòquio, Japó, lidera el Laboratori de xarxes ubiquites (UNL), Tòquio i el T-Engine Forum. L’objectiu conjunt de l’especificació Ubiquitous Networking de Sakamura i el fòrum T-Engine és permetre que qualsevol dispositiu quotidià emeti i rebi informació.


El MIT també ha contribuït a investigacions significatives en aquest camp, especialment en el consorci Things That Think (dirigit per Hiroshi Ishii, Joseph A. Paradiso i Rosalind Picard) al Media Lab i a l'esforç CSAIL conegut com a projecte Oxygen. Altres col·laboradors principals són Ubicomp Lab de la Universitat de Washington (dirigida per Shwetak Patel), College of Computing de Georgia Tech, Laboratori de computació People Aware Cornwell University, Programa de telecomunicacions interactives de NYU, Departament d'Informàtica de UC Irvine, Microsoft Research, Intel Research i Equator, Universitat d'Ajou UCRi i CUS.


Exemples

Un dels primers sistemes omnipresents era "Live Wire" de l'artista Natalie Jeremijenko, també conegut com "Dangling String", instal·lat a Xerox PARC durant el temps de Mark Weiser. Es tractava d’una peça de corda connectada a un motor pas a pas i controlada per una connexió LAN; l’activitat de la xarxa va provocar una contracció de la cadena, donant una indicació de trànsit notòria perifèrica. Weiser ho va qualificar d’un exemple de tecnologia tranquil·la.


Una manifestació actual d’aquesta tendència és la difusió generalitzada dels telèfons mòbils. Molts dels telèfons mòbils compatibles amb la transmissió de dades d’alta velocitat, els serveis de vídeo i els dispositius mòbils amb una potent capacitat computacional. Tot i que aquests dispositius mòbils no són necessàriament manifestacions d’una computació ubiqua, hi ha exemples, com el projecte japonès Yaoyorozu ("Eight Million Gods") en el qual els dispositius mòbils, juntament amb les etiquetes d’identificació de freqüència de ràdio demostren que la computació ubicua ja està present d’alguna manera.


Ambient Devices ha produït un "orbe", un "quadre de comandament" i un "temps meteorològic": aquests dispositius decoratius reben dades d'una xarxa sense fils i informen dels esdeveniments actuals, com ara el preu de les accions i el temps, com el Nabaztag produït per Violet Snowden. .


Mark Pesce, futurista australià, ha produït una làmpada LAMP habilitada per a 52 LEDs, que pot utilitzar Wi-Fi anomenada MooresCloud després de la Llei de Moore.


La Unified Computer Intelligence Corporation ha llançat un dispositiu anomenat Ubi - The Ubiquitous Computer que està dissenyat per permetre la interacció de veu amb la llar i proporcionar un accés constant a la informació.


La investigació informàtica ubiqua s'ha centrat a construir un entorn en què les computadores permetin als éssers humans centrar l'atenció en determinats aspectes del medi ambient i operar en rols de supervisió i d'elaboració de polítiques. La informàtica ubiqua posa l'accent en la creació d'una interfície d'ordinador humà que pugui interpretar i donar suport a les intencions d'un usuari. Per exemple, el projecte Oxygen del MIT busca crear un sistema en el qual el càlcul sigui tan generalitzat com l'aire:


En el futur, la computació serà centrada en humans. Estarà disponible a tot arreu, com bateries i preses de corrent, o oxigen en l’aire que respirem ... No necessitarem portar els nostres propis dispositius amb nosaltres. En comptes d'això, els dispositius genèrics configurables, ja siguin portàtils o incrustats a l'entorn, ens portaran el càlcul, sempre que ho necessitin i allà on ens trobem. Mentre interactuem amb aquests dispositius "anònims", adoptaran les nostres personalitats d'informació. Respectaran els nostres desitjos de privacitat i seguretat. No haurem d’escriure, fer clic o aprendre una nova argot d’ordinador. En comptes d'això, comunicarem de forma natural, usant parla i gestos que descriguin la nostra intenció ...


Aquesta és una transició fonamental que no vol escapar del món físic i "entra en un ciberespai metàl·lic infestat per gigabytes", sinó que ens porta ordinadors i comunicacions, fent-los "sinònims de les tasques útils que realitzen".


Els robots de xarxa relacionen les xarxes omnipresents amb els robots, contribuint a la creació de nous estils de vida i solucions per abordar una varietat de problemes socials, incloent l'envelliment de la població i les cures d'infermeria.


Problemes

La privadesa és fàcilment la crítica més citat de la informàtica ubicua (ubicomp) i pot ser la major barrera per al seu èxit a llarg termini.


Un article de Linda Little i Pam Briggs sobre aquest tema de privadesa afirma que: "Aquests són els tipus de principis de privadesa establerts per la indústria - però durant els darrers dos anys, hem estat tractant de comprendre si aquests principis reflecteixen la Algunes de les qüestions de recerca clau que hem estat abordant són: quines són les principals preocupacions dels usuaris sobre la gestió de la privadesa en un context omnipresent i reflecteixen els principis de la privadesa "experts"? Aquestes preocupacions varien en funció del context ? Els usuaris tindran prou confiança en els procediments de gestió de la privadesa per lliurar la gestió i administració de les seves preferències de privadesa? Motahari i altres, (2007) argumenten que la gent no té una comprensió completa de les amenaces a la seva privadesa. els sistemes són conscients de l’ús inadequat de la seva informació personal, de les seves obligacions legals i de la seguretat insuficient que tenen menys consciència de l’establiment de preferències per a qui té accés i per tant inferències que es poden fer a partir d’observacions d’altres persones. Afirmen, a més, que cal un enfocament holístic, ja que els enfocaments tradicionals i les investigacions actuals no són suficients per fer front a les amenaces de privadesa en la informàtica omnipresent. Reconeixent - en línia amb altres investigadors (Harper i Singleton, 2001; Paine, et al., 2007) - que les preocupacions sobre privadesa són molt dependents de la situació, hem desenvolupat un mètode de recerca que mostra un context ric. a l’usuari per obtenir informació més detallada sobre els factors de privadesa que sustenten la nostra acceptació de la informàtica omnipresent ".


Els problemes de les polítiques públiques sovint són "precedits per llargues ombres, llargs trens d'activitat", que sorgeixen lentament durant dècades o fins i tot en el curs d'un segle. Cal una visió a llarg termini per orientar la presa de decisions polítiques, ja que això ajudarà a identificar problemes o oportunitats a llarg termini relacionats amb l'entorn informàtic omnipresent. Aquesta informació pot reduir la incertesa i orientar les decisions tant dels responsables polítics com dels implicats directament en el desenvolupament del sistema (Wedemeyer et al., 2001). Una consideració important és el grau en què es formen diferents opinions al voltant d’un sol problema. Alguns problemes poden tenir un fort consens sobre la seva importància, fins i tot si hi ha grans diferències d’opinió sobre la causa o la solució. Per exemple, poques persones difereixen en l’avaluació d’un problema altament tangible amb impactes físics, com ara els terroristes que utilitzen noves armes de destrucció massiva per destruir la vida humana. Les declaracions de problemes esmentades anteriorment que aborden l'evolució futura de les espècies humanes o els desafiaments a la identitat tenen implicacions culturals o religioses clares i probablement tindran més diferència en l'opinió sobre ells.