הבית > תערוכה > תוכן

מחשוב בכל מקום

Mar 08, 2019

מחשוב בכל מקום (או "ubicomp") הוא מושג בהנדסת תוכנה ומדעי המחשב שבו המחשוב עשוי להופיע בכל מקום ובכל מקום. בניגוד למחשוב שולחני, מחשוב בכל מקום יכול להתרחש בכל מכשיר, בכל מקום ובכל פורמט. משתמש מקיים אינטראקציה עם המחשב, אשר יכול להתקיים בצורות רבות ושונות, כולל מחשבים נישאים, טבליות ומסופים בחפצים יומיומיים כגון מקרר או זוג משקפיים. הטכנולוגיות הבסיסיות לתמיכה בכל המחשוב כוללות אינטרנט, תווכה מתקדמת, מערכת הפעלה, קוד נייד, חיישנים, מיקרו-מעבדים, ממשקי קלט / פלט וממשקים חדשים, רשתות, פרוטוקולים ניידים, מיקום ומיקום וחומרים חדשים.


פרדיגמה זו מתוארת גם כמחשוב מתפשט, אינטליגנציה הסביבה, או "כל דבר". כל מונח מדגיש היבטים שונים במקצת. כאשר בעיקר לגבי האובייקטים המעורבים, הוא ידוע גם בשם מחשוב פיזי, האינטרנט של דברים, מחשוב haptic, ו "דברים שחושבים". במקום להציע הגדרה אחת למחשוב בכל מקום ולמונחים קשורים אלה, הוצעה טקסונומיה של מאפיינים למחשוב בכל מקום, וממנה ניתן לתאר סוגים שונים או טעמים שונים של מערכות ויישומים.


מחשוב בכל מקום נוגע במחשוב מבוזר, מחשוב נייד, מחשוב מיקום, רשתות ניידות, רשתות חיישנים, אינטראקציה בין אדם למחשב ואינטליגנציה מלאכותית.


מושגי ליבה

בליבתם, כל המודלים של מחשוב בכל מקום חולקים חזון של מכשירים קטנים, זולים וחסונים לעיבוד רשת, המופצים בכל המאזניים לאורך כל חיי היומיום ובדרך כלל פונים למקומות שונים. לדוגמה, סביבת מחשוב בכל מקום עשויה לקשר בין תאורה לבין בקרות סביבתיות עם צגים ביומטריים אישיים ארוגים לתוך הבגדים, כך תאורה ותנאי חימום בחדר עשוי להיות מאופנן, ברציפות ובלתי מורגש. תרחיש נפוץ אחר מניח מקררים "מודעים" של התוכן שלהם מתויג כראוי, מסוגלים לתכנן מגוון של תפריטים מן המזון למעשה על היד, ולהזהיר את המשתמשים של מזון מעופש או מפונק.


מחשוב בכל מקום מציג אתגרים במדעי המחשב: בתכנון ומערכות של מערכות, במידול מערכות ובמערכות ממשק משתמש. מודלים עכשוויים של אינטראקציה בין אדם למיחשוב, בין אם שורת פקודה, תפריט מונחה או מבוסס GUI, אינם הולמים ואינם מספיקים למקרה הנמצא בכל מקום. הדבר מצביע על כך שפרדיגמת "האינטראקציה" הטבעית המתאימה למחשוב בכל מקום, עדיין לא התגלה - אם כי יש גם הכרה בתחום שבמובנים רבים אנחנו כבר חיים בעולם של ubicomp (ראה גם את המאמר הראשי על משתמש טבעי ממשקים). מכשירים עכשוויים שנותנים תמיכה מסוימת לרעיון האחרון כוללים טלפונים ניידים, נגני אודיו דיגיטליים, תגי זיהוי תדרי רדיו, GPS ולוחות אינטראקטיביים.


מארק וייזר הציע שלוש צורות בסיסיות עבור התקני מערכת בכל מקום (ראה גם מכשיר חכם): כרטיסיות, רפידות ולוחות.


כרטיסיות: מכשירים בגודל סנטימטר לביש

רפידות: מכשירים ידניים בגודל decimetre

לוחות: מטר בגודל להציג התקנים אינטראקטיביים.

שלוש צורות אלה המוצעות על ידי וייזר מאופיינות בגודל מאקרו, בעל צורה מישורית ובהצגת תצוגות פלט חזותיות. אם נרגיע כל אחד משלושת המאפיינים הללו, נוכל להרחיב טווח זה למגוון הרבה יותר מגוון ומגוון יותר של מכשירי מחשוב בכל מקום. לפיכך, הוצעו שלוש צורות נוספות עבור מערכות בכל מקום:


אבק: מכשירים מיניאטוריים יכולים להיות ללא תצוגות פלט חזותיות, כגון מערכות אלקטרו-מכניות זעירות (MEMS), החל מננומטרים עד מיקרומטר למילימטרים. ראה גם אבק חכם.

עור: בדים המבוססים על פולטות אור פולימרים מוליכים, התקני מחשב אורגני, ניתן להרכיב למשטחים תצוגה גמישה יותר שאינם מישוריים ומוצרים כגון בגדים וילונות, לראות להציג OLED. מכשיר MEMS יכול גם להיות צבוע על משטחים שונים, כך מגוון רחב של מבנים בעולם הפיזי יכול לשמש משטחים ברשת של MEMS.

חימר: אנסמבלים של MEMS יכולים להיווצר לצורות תלת מימדיות שרירותיות כמו חפצי אמנות הדומים לסוגים שונים של אובייקטים פיזיים (ראה גם ממשק מוחשי).

בספרו "עלייתה של הרשת החברתית", מנואל קסטלס מצביע על כך שיש מעבר מתמשך ממיקרו-מחשבים מבוזרים, עצמאיים ומיינפריים למחשוב מתפשט לחלוטין. במודל שלו של מערכת מחשוב נפוצה, קסטל משתמש בדוגמה של האינטרנט כנקודת התחלה של מערכת מחשוב מתפשטת. ההתפתחות הלוגית מפרדיגמה זו היא מערכת שבה הלוגיקה של הרשת נעשית בכל תחום של הפעילות היומיומית, בכל מקום ובכל הקשר. Castells צופה מערכת שבה מיליארדי של מכשירים זעירים, תקשורת בכל מקום ברחבי העולם יופצו ברחבי העולם, "כמו פיגמנט בצבע הקיר".


מחשוב בכל מקום עשוי להיראות מורכב משכבות רבות, כל אחד עם התפקידים שלהם, אשר יחד יוצרים מערכת אחת:


שכבה 1: שכבת ניהול המשימות


עוקב אחר פעילות המשתמש, ההקשר והאינדקס

מפה של המשתמש צריך את השירותים עבור הסביבה

כדי לנהל תלות מורכבת

שכבה 2: שכבת ניהול הסביבה


כדי לפקח על משאב ויכולותיו

כדי למפות את הצורך בשירות, מצבים ברמת המשתמש של יכולות ספציפיות

שכבה 3: שכבת סביבה


כדי לפקח על משאב רלוונטי

כדי לנהל את האמינות של המשאבים



היסטוריה

מארק וייזר טבע את המונח "מחשוב בכל מקום" סביב 1988, במהלך כהונתו כטכנאי ראשי של מרכז המחקר של זירוקס פאלו אלטו (PARC). שניהם, לבדם ועם מנהל המדען הראשי, ג'ון סיילי בראון, כתב כמה מן המסמכים המוקדמים ביותר בנושא, והגדירו אותו במידה רבה ושרטטו את דאגותיו העיקריות.


זיהוי ההשפעות של הארכת כוח העיבוד

בהכירם כי הרחבת כוח העיבוד לתרחישים יומיומיים תחייב הבנה של תופעות חברתיות, תרבותיות ופסיכולוגיות, מעבר לתחום הנכון שלה, הושפע ויזר מתחומים רבים מחוץ למדעי המחשב, כולל "פילוסופיה, פנומנולוגיה, אנתרופולוגיה, פסיכולוגיה, פוסט-מודרניזם, סוציולוגיה של מדע וביקורת פמיניסטית ". הוא היה מפורש על "המוצא ההומניסטי של "האידיאל הבלתי נראה במחשבה הפוסט-מודרנית", ומתייחס גם לרומן הדיסטופי של פיליפ ק'דיק.


אנדי הופר מאוניברסיטת קיימברידג 'בריטניה הציעה והדגימה את המושג "טלפורטציה" - שבו היישומים עוקבים אחר המשתמש בכל מקום שבו הוא נע.


רועי רוצה, בעוד חוקר וסטודנט עובד תחת אנדי הופר באוניברסיטת קיימברידג ', עבד על "Active Badge System", שהיא מערכת מתקדמת של מחשוב מיקום שבו ניידות אישית הממוזגת עם מחשוב.


ביל Schilit (עכשיו ב- Google) עשה גם כמה עבודה מוקדמת בנושא זה, והשתתף בסדנה המוקדמת של מחשוב נייד שנערך בסנטה קרוז בשנת 1996.


קן Sakamura של אוניברסיטת טוקיו, יפן מובילה את המעבדה ברשת בכל מקום (UNL), טוקיו, כמו גם את T- מנוע הפורום. המטרה המשותפת של מפרט הרשת של Samamura בכל מקום ואת פורום T-Engine, היא לאפשר לכל מכשיר יומי לשדר ולקבל מידע.


MIT תרם גם מחקר משמעותי בתחום זה, בעיקר דברים לחשוב קונסורציום (בהנהגת הירושי אישי, ג 'וזף א פרדיסו ורוזלינד פיקארד) ב Lab Lab ואת המאמץ CSAIL המכונה פרויקט חמצן. תורמים חשובים אחרים כוללים את מעבדת Ubicomp של אוניברסיטת וושינגטון (בהנחיית Shwetak Patel), מכללת ג'ורג'יה טכנולוגית למחשוב, מעבדת מחשוב למחשוב של אוניברסיטת קורנל, תוכנית הטלקומוניקציה האינטראקטיבית של אוניברסיטת ניו-יורק, מחלקת המחקר של UC Irvine, Microsoft Research, אינטל Research and Equator, אוניברסיטת Ajou UCRi & CUS.


דוגמאות

אחד המערכות המוקדמות ביותר היה האמן של נטלי ג'רמיג'נקו, "Live Wire", הידוע גם בשם "Dangling String", המותקן ב- Xerox PARC בזמן של מארק וייזר. זה היה חתיכת חוט מחובר מנוע stepper ונשלט על ידי חיבור LAN; פעילות הרשת גרמה מחרוזת לעוות, מניב אינדיקציה ניכרת בולטת של התנועה. וייזר קרא לזה דוגמה לטכנולוגיה רגועה.


הביטוי הנוכחי של מגמה זו היא התפוצה הנפוצה של טלפונים ניידים. רבים מהטלפונים הניידים התומכים בהעברת נתונים במהירות גבוהה, שירותי וידאו ומכשירים ניידים בעלי יכולת חישובית רבת עוצמה. למרות שמכשירים ניידים אלה אינם בהכרח ביטויים של מחשוב בכל מקום, יש דוגמאות לכך, כמו פרויקט "יאוורוזו" ביפן, שבו מכשירים ניידים, יחד עם תגי זיהוי תדר רדיו, ממחישים כי המחשוב בכל מקום נמצא כבר באיזושהי צורה.


Ambient Devices יצרה "Orb", "לוח מחוונים" ו"משואת מזג אוויר ": מכשירים דקורטיביים אלה מקבלים נתונים מרשת אלחוטית ומדווחים על אירועים עכשוויים, כגון מחירי המניות ומזג האוויר, כמו הנבאזטאג שהפיקה ויולט סנודן .


העתידן האוסטרלי מארק Pesce הפיק מוגדרת מאוד 52-LED מנורה מופעלת אשר משתמש ב- Wi-Fi בשם MooresCloud לאחר חוק מור.


Unified Computer Intelligence Corporation השיקה מכשיר בשם Ubi - המחשב הנמצא בכל מקום, שנועד לאפשר אינטראקציה קולית עם הבית ולספק גישה מתמדת למידע.


מחקר המיחשוב בכל מקום התמקד בבניית סביבה שבה מחשבים מאפשרים לבני אדם למקד את תשומת הלב על היבטים נבחרים של הסביבה ופועלים בתפקידי פיקוח ומדיניות. מחשוב בכל מקום מדגיש את יצירתו של ממשק מחשב אנושי שיכול לפרש ולתמוך בכוונותיו של משתמש. לדוגמה, פרוייקט חמצן של MIT מבקש ליצור מערכת שבה חישוב הוא נפוץ כמו האוויר:


בעתיד, החישוב יהיה במרכז האדם. זה יהיה זמין באופן חופשי בכל מקום, כמו סוללות או שקעי חשמל, או חמצן באוויר שאנו נושמים ... אנחנו לא צריכים לשאת את המכשירים שלנו סביבנו. במקום זאת, התקנים גנריים ניתנים להגדרה, או יד כף יד או מוטבע בסביבה, יביא לנו חישוב, בכל פעם שאנחנו צריכים את זה ובכל מקום שבו אנו עשויים להיות. כפי שאנו אינטראקציה עם אלה מכשירים "אנונימיים", הם יאמצו אישים המידע שלנו. הם יכבדו את הרצונות שלנו לפרטיות ולביטחון. לא נצטרך להקליד, ללחוץ או ללמוד ז 'רגון מחשב חדש. במקום זאת, אנו לתקשר באופן טבעי, באמצעות דיבור ומחוות המתארים את הכוונה שלנו ...


זהו מעבר יסודי שאינו מבקש להימלט מן העולם הפיסיקלי ו"להכניס חלק מהמרחב הקיברנטי המתכתי ", אלא מביא לנו מחשבים ותקשורת לנו, מה שהופך אותם" נרדפים למשימות השימושיים שהם מבצעים ".


רובוטים ברשת מקשרים לרשתות בכל מקום עם רובוטים, תורמים ליצירת סגנונות חיים חדשים ופתרונות לטיפול במגוון בעיות חברתיות, לרבות הזדקנות האוכלוסייה וסיעוד.


נושאים

הפרטיות היא בקלות את הביקורת הנזכרת ביותר של מחשוב בכל מקום (ubicomp), והוא עשוי להיות המכשול הגדול ביותר להצלחה ארוכת הטווח שלה.


כתבה של לינדה ליטל ופאם בריגס בנושא פרטיות זה קובעת כי "אלו הם עקרונות הפרטיות שנקבעו על ידי התעשייה - אבל בשנתיים האחרונות ניסינו להבין אם עקרונות כאלה משקפים את חששות של האזרח הפשוט: חלק משאלות המחקר העיקריות בהן עסקנו הן: מה הם הדאגות העיקריות של המשתמשים בנוגע לניהול הפרטיות בהקשר רחב, והן משקפות את עקרונות הפרטיות של 'מומחה'? האם אלה משתנים כפונקציה של ההקשר האם למשתמשים יש מספיק אמון בנוהלי ניהול הפרטיות כדי למסור את הניהול וההנהלות של העדפות הפרטיות שלהם? Motahari, et al., 2007 טוענים שאנשים אינם מבינים את האיומים על פרטיותם. מערכות מודעים לשימוש בלתי הולם במידע האישי שלהם, במחויבויות משפטיות וביטחון לא הולם הם פחות מודעים לקביעת העדפות למי יש גישה וכל זאת המסקנות cial שניתן לעשות על ידי תצפיות על ידי אנשים אחרים. לטענתם, גישה הוליסטית נדרשת מאחר שגישות מסורתיות וחקירות עכשוויות אינן מספקות כדי להתמודד עם איומי הפרטיות במחשוב בכל מקום. ההכרה, בהתאם למספר חוקרים אחרים (Harper & Singleton, 2001, Paine, et al., 2007) - שעניין הפרטיות עשוי להיות תלוי מאוד במצב, פיתחנו שיטת חקירה המציגה הקשר עשיר למשתמש על מנת לקבל מידע מפורט יותר על אותם גורמים הפרטיות כי בבסיס הקבלה שלנו של מחשוב בכל מקום ".


בעיות של מדיניות ציבורית "מוקדמות על ידי צללים ארוכים, רכבות ארוכות של פעילות", המתעוררים לאט, במשך עשרות שנים או אפילו מאה שנים. יש צורך בראייה ארוכת טווח להנחיית מדיניות קבלת החלטות, שכן זה יסייע בזיהוי בעיות לטווח ארוך או הזדמנויות הקשורות סביבת המחשוב בכל מקום. מידע זה יכול להפחית את חוסר הוודאות ולהנחות את ההחלטות של קובעי המדיניות ושל המעורבים ישירות בפיתוח המערכת (Wedemeyer et al. 2001). שיקול חשוב אחד הוא המידה שבה דעות שונות נוצרות סביב בעיה אחת. נושאים מסוימים עשויים להיות בעלי קונצנזוס חזק על חשיבותם, גם אם יש הבדלים גדולים בדעה לגבי הגורם או הפתרון. לדוגמה, מעט אנשים יהיו שונים בהערכתם של בעיה מוחשית מאוד עם השפעה פיזית כגון מחבלים באמצעות נשק חדש להשמדה המונית כדי להרוס את חיי האדם. להצהרות הבעיות המתוארות לעיל, העוסקות בהתפתחות העתידית של המין האנושי או האתגרים לזהות, יש השלכות תרבותיות או דתיות ברורות, והן עשויות להיות שונות גדולה יותר בדעתן.