自然人機(jī)交互

自然人機(jī)交互普適計(jì)算以人為中心的特點(diǎn)迫切需要和諧、自然的人機(jī)交互方式，即，能利用人的日常技能進(jìn)行交互、具有意圖感知能力，與傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式相比，它更強(qiáng)調(diào)交互方式的自然性、人機(jī)關(guān)系的和諧性、交互途徑的隱含性、及感知通道的多樣性。普適計(jì)算環(huán)境中，交互場所將從計(jì)算機(jī)面前擴(kuò)展到人們生活的整個(gè)三維物理空間，交互方式應(yīng)適合于人們的習(xí)慣并且盡可能不分散用戶對(duì)工作本身的注意力。和諧自然的人機(jī)交互是實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算環(huán)境使其脫離桌面計(jì)算模式的關(guān)鍵所在。2.3.無縫的應(yīng)用遷移計(jì)算實(shí)體與用戶在物理空間中的高度移動(dòng)性是普適計(jì)算環(huán)境的一個(gè)重要特征。為了實(shí)現(xiàn)能“隨時(shí)隨地”為用戶提供透明的數(shù)字化服務(wù)，必須解決無縫的應(yīng)用遷移這個(gè)核心問題，即隨著用戶的移動(dòng)，伴隨發(fā)生的任務(wù)計(jì)算必須一方面保證持續(xù)執(zhí)行，另一方面任務(wù)計(jì)算可靈活地?zé)o干擾地移動(dòng)?！耙苿?dòng)計(jì)算”的研究以解決物理鏈路層面上可靠的移動(dòng)互聯(lián)為目標(biāo)，而無縫的應(yīng)用遷移則需在“移動(dòng)計(jì)算”的基礎(chǔ)上，著重從軟件體系的角度解決由于計(jì)算實(shí)體與用戶的高度移動(dòng)帶來的服務(wù)級(jí)的計(jì)算移動(dòng)與軟件流動(dòng)。2.4.2.4.上下文感知普適計(jì)算環(huán)境最終必須有自適應(yīng)、自配置、自進(jìn)化的能力，所提供的服務(wù)能和諧地輔助人的工作，最大程度地減少人對(duì)行為方式及環(huán)境的關(guān)注，而把注意力集中在人所要完成的工作本身。為此，系統(tǒng)首先必須知道整個(gè)物理環(huán)境、計(jì)算環(huán)境、用戶狀態(tài)等方面的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)信息，即上下文(context)。只有具有上下文感知能力，才有可能根據(jù)具體情況采取最合適的動(dòng)作自主、自動(dòng)地為人們提供透明式的服務(wù)。為此，需重點(diǎn)研究上下文感知技術(shù)，包括上下文的采集、建模、推理及融合等。上下文感知技術(shù)是實(shí)現(xiàn)服務(wù)自發(fā)性和無縫移動(dòng)性的關(guān)鍵。2005年國家自然科學(xué)基金委同時(shí)資助了兩個(gè)以普適計(jì)算為主題的重點(diǎn)項(xiàng)目“普適計(jì)算的關(guān)鍵理論與技術(shù)研究”和“普適計(jì)算研究－手語無障礙信息服務(wù)的普適計(jì)算”，分別由上海交通大學(xué)、浙江大學(xué)、香港大學(xué)聯(lián)合獲得，以及北京工業(yè)大學(xué)、中山大學(xué)、中科院計(jì)算所聯(lián)合獲得。國家自然科學(xué)基金委在2004年與2005年兩年中還資助了四個(gè)面上項(xiàng)目，分別為：浙江大學(xué)的“普適計(jì)算中的網(wǎng)格接入：輕量級(jí)Portal、動(dòng)態(tài)協(xié)同及語義支持”(2004)北京大學(xué)的“普適計(jì)算中基于上下文感知的個(gè)性化智能人機(jī)交互研究”(2004)西安交通大學(xué)的“基于普適環(huán)境的上下文感知共享模型研究”(2005)浙江大學(xué)的“面向普適環(huán)境的協(xié)同編輯中若干基礎(chǔ)問題的研究”(2005)5.2.自然人機(jī)交互隨著普適計(jì)算中信息空間與物理空間的融合，人與計(jì)算環(huán)境的交互將從計(jì)算機(jī)面前擴(kuò)展至人們生活的整個(gè)三維物理空間，人之活動(dòng)場所，時(shí)時(shí)處處皆有交互。在普適計(jì)算環(huán)境中人機(jī)交互的目標(biāo)是利用人們的日常技能與習(xí)慣進(jìn)行交互，同時(shí)盡可能不分散用戶對(duì)工作本身的注意力。終極目標(biāo)是使得人與計(jì)算環(huán)境的交互變得和人與人之間的交互一樣自然、一樣方便。3）基于視覺的交互雖然人們可不利用視覺進(jìn)行相互交流溝通，如，僅通過談話或僅用文字，但人們通常更樂于面對(duì)面地溝通，原因在于，通過相互所見，溝通可變得更加豐富、更加直接人的意圖和情感通常都是通過行為以及一些形體的微小變化而表現(xiàn)出來，肢體語言如表情、點(diǎn)頭、個(gè)性化手勢、身體移動(dòng)方式、眼神等都是人與人溝通的重要信息，這些都是人與人交互的重要組成部分。通過視覺通道感知人的行為與意圖，是自然人機(jī)交互必然要追求的目標(biāo)?；谝曈X的交互，重點(diǎn)即在于讓計(jì)算設(shè)備也能感知人們通過行為、肢體語言等視覺通道表達(dá)出來的意圖、情感等高層個(gè)體化信息，其遠(yuǎn)期目標(biāo)是能理解人們在日常生活中的任何活動(dòng)與行為，從而使得人的任一動(dòng)作與行為都成為交互的一部分，達(dá)到無時(shí)無刻、無處不在的實(shí)時(shí)感知。由此可以知，基于視覺的交互其核心在于解決計(jì)算設(shè)備的視覺通道輸入問題?；谝曈X的交互可通過多種計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)交互的視覺通道輸入［39］，當(dāng)前的研究熱點(diǎn)包括：存在與位置判別：場景中是否有人？多少人？具體位置在哪里？身份識(shí)別：用戶到底是誰視線跟蹤：用戶正在看什么?姿勢識(shí)別：在語義上理解頭/手/人運(yùn)動(dòng)的具體含義。行為識(shí)別：用戶正在做什么事情？表情識(shí)別：用戶當(dāng)前的情感狀態(tài)如何？高興還是沮喪？憤怒還是哭泣？5.4.上下文感知由于普適計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行在極其動(dòng)態(tài)和異構(gòu)的計(jì)算環(huán)境中，智能實(shí)體需要能夠感知環(huán)境變化，并根據(jù)動(dòng)態(tài)場景自適應(yīng)地調(diào)整服務(wù)狀態(tài)。上下文感知計(jì)算（context-awarecomputing）即指能夠根據(jù)上下文的變化自動(dòng)地作相適應(yīng)的改變和配置，為用戶提供合適的服務(wù)在上下文感知計(jì)算中，有四個(gè)主要問題：上下文信息的獲取、上下文信息的建模、上下9文信息的管理、上下文信息的推理。當(dāng)前上下文獲取中研究最多的是如何獲取設(shè)備和用戶所處的位置信息。了解設(shè)備和用戶的位置，非常有助于我們提供更有針對(duì)性的服務(wù)。這種對(duì)位置信息的獲取被稱為位置感知。位置感知目前已成為普適計(jì)算領(lǐng)域中一個(gè)非?；钴S的研究方向，UbiComp'05錄用的22篇論文中有8篇是關(guān)于位置感知［4］，占三分之一，其熱門程度可見一斑。當(dāng)前已有多種技術(shù)與設(shè)備解決不同條件下的位置測定與位置信息的跟蹤，如使用紅外線、無線射頻、超聲波、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)等［23］。6.面臨的挑戰(zhàn)隨著研究的不斷深入，普適計(jì)算正面臨著更深層次的技術(shù)需求。圍繞人活動(dòng)行為的“隨時(shí)隨地”與“以人為本”是普適計(jì)算理念中最關(guān)鍵的兩點(diǎn)。隨著用戶活動(dòng)的時(shí)空范圍的擴(kuò)大，普適計(jì)算環(huán)境將表現(xiàn)出前所未有的動(dòng)態(tài)性、異構(gòu)性以及多樣性、設(shè)備的種類繁多、彼此功能和能力各異、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議多樣、資源狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化等等都要求系統(tǒng)能夠自動(dòng)做出適當(dāng)調(diào)整以繼續(xù)服務(wù)。因此，用戶的高度移動(dòng)性將對(duì)普適計(jì)算帶來多重挑戰(zhàn)：（1） 迫切需要一種比智能空間更為自然、有效的、具有高度流動(dòng)性的普適計(jì)算模型，在該信息化生活服務(wù)環(huán)境中，應(yīng)直接以人為中心，在任意時(shí)刻，所需服務(wù)都會(huì)像影子一樣以最佳方式出現(xiàn)在用戶身邊；（2） 上下文的建模及其感知目前還處于比較淺的層次，而對(duì)時(shí)序、空間、多尺度上下文的建模并進(jìn)行深入的加工處理，提供對(duì)用戶高度流動(dòng)性的支持，是當(dāng)前極為迫切的問題。如何對(duì)上下文深層次多尺度的建模，使用新的分析組織使用手段，以便更好的減少普適計(jì)算中對(duì)用戶的干擾，是當(dāng)前極其重要的研究課題；人機(jī)交互理論和技術(shù)需要突破。目前的計(jì)算技術(shù)不是以人為中心的，其交互方式不是自然的。普適計(jì)算從根本上改變了人使用計(jì)算機(jī)的方式，要使計(jì)算機(jī)服務(wù)于人，提供新型的、行為感知理論和技術(shù)具有重要意義，在這一方面，目前的研究成果還12不能滿足需要。為滿足普適計(jì)算環(huán)境中對(duì)用戶無縫的應(yīng)用遷移、無線、Ad-Hoc方式、上下文驅(qū)動(dòng)和非連續(xù)性服務(wù)QoS保障等方面的要求，迫切需要構(gòu)建一種自適應(yīng)的、高度動(dòng)態(tài)、強(qiáng)可擴(kuò)展性的、支持無縫移動(dòng)性的、更加有效的軟件基礎(chǔ)設(shè)施。普適計(jì)算已成為繼桌面計(jì)算后的又一次計(jì)算模式的革命。歐美各國的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界都已高瞻遠(yuǎn)矚地投入了巨大的人力、財(cái)力進(jìn)行相關(guān)研究。但是與國外普適計(jì)算的科研水平相比，我國尚有很大差距，原因是多方面的。第一，普適計(jì)算本身是建立在移動(dòng)計(jì)算、無線通訊、嵌入式系統(tǒng)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)管理等眾多領(lǐng)域基礎(chǔ)上的一種全新的計(jì)算模式，基礎(chǔ)要求較高，尤其需要多學(xué)科交叉與合作；第二，普適計(jì)算也是實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科領(lǐng)域，它需要一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，需要與工業(yè)界的交流與合作；第三，普適計(jì)算所涉及的一些關(guān)鍵技術(shù)需要較為長期深入地研究，更需要一些有遠(yuǎn)見的有力度的科研投入。變革也是一種機(jī)遇，我國的計(jì)算機(jī)界和產(chǎn)業(yè)界有必要、也完全可能在此領(lǐng)域中做出高水平的研究成果，從而在普適計(jì)算時(shí)代到來時(shí)掌握主動(dòng)。__普適計(jì)算的現(xiàn)狀與趨勢(轉(zhuǎn)載)2008-10-2520:39:29閱讀67評(píng)論0字號(hào)：大中小隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，信息技術(shù)的軟件和硬件環(huán)境均發(fā)生了巨大的變化，這種變化使得由通信和計(jì)算機(jī)構(gòu)成的信息空間與人們生活和工作的物理空間逐漸融為一體。在這種背景下，普適計(jì)算應(yīng)運(yùn)而生。南開大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授辛運(yùn)幃博士等對(duì)國內(nèi)外普適計(jì)算的現(xiàn)狀與趨勢，以及天津普適計(jì)算研究的切入點(diǎn)進(jìn)行了分析。一、普適計(jì)算的提出普適計(jì)算(PervasiveComputing)也稱無處不在計(jì)算(UbiquitousComputing)，它集移動(dòng)通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)備制造技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)備上的操作系統(tǒng)及軟件技術(shù)等多種關(guān)鍵技術(shù)于一體，通過將普適計(jì)算設(shè)備嵌入到人們生活的各種環(huán)境中，使通信服務(wù)以及其它基于信息網(wǎng)絡(luò)的各種“以人為中心”的計(jì)算和信息訪問服務(wù)在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)都成為可能，許多計(jì)算設(shè)備通過全球網(wǎng)絡(luò)為使用者提供更加人性化的服務(wù)。普適計(jì)算技術(shù)徹底地改變了“人使用計(jì)算機(jī)”的傳統(tǒng)方式，讓人與計(jì)算環(huán)境更好地融合在一起，在不知

不覺中達(dá)到“計(jì)算機(jī)為人服務(wù)”的目的。普適計(jì)算技術(shù)以人的需求為中心，從根本上改變了人去適應(yīng)機(jī)器計(jì)

算的被動(dòng)式服務(wù)思想，強(qiáng)調(diào)用戶能在不被打擾的前提下主動(dòng)、動(dòng)態(tài)地接受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。它改變了計(jì)算只局限

于桌面進(jìn)行的傳統(tǒng)，使用戶能以各種靈活的方式享受計(jì)算能力和系統(tǒng)資源。它將計(jì)算嵌入到人們的日常生

活中，實(shí)現(xiàn)任何地點(diǎn)、任何時(shí)候、任何人都能訪問任何信息的交互，能在真正意義上實(shí)現(xiàn)以人為本的生活

方式。二、普適計(jì)算體系結(jié)構(gòu)普適計(jì)算體系結(jié)構(gòu)主要包括普適計(jì)算設(shè)備、普適計(jì)算網(wǎng)絡(luò)、普適計(jì)算中間件、人機(jī)交互和覺察上下文計(jì)算四個(gè)方面。1?普適計(jì)算設(shè)備：一個(gè)智能環(huán)境可以包含不同類型的設(shè)備，如傳統(tǒng)的輸入輸出設(shè)備、無線移動(dòng)設(shè)備和

智能設(shè)備。理想狀態(tài)下，普適計(jì)算應(yīng)該包括全球范圍內(nèi)嵌入的具有主動(dòng)或者被動(dòng)智能型的每一個(gè)設(shè)備，能

夠自動(dòng)搜集、傳遞信息，并且根據(jù)信息采取相應(yīng)行動(dòng)。2?普適計(jì)算網(wǎng)絡(luò)：隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，普適計(jì)算設(shè)備的數(shù)量將成倍增長，這對(duì)現(xiàn)有技術(shù)提

出了更高的要求。除了擴(kuò)展基本結(jié)構(gòu)以適應(yīng)需要之外，全球化網(wǎng)絡(luò)也必須修改現(xiàn)有的應(yīng)用來完成普適計(jì)算

設(shè)備到現(xiàn)實(shí)社會(huì)系統(tǒng)的集成。3?普適計(jì)算中間件：除了分布式計(jì)算和移動(dòng)計(jì)算，普適計(jì)算還需要中間件來完成網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核與運(yùn)行在泛

化設(shè)備上的終端用戶應(yīng)用程序之間的交互。普適計(jì)算中間件應(yīng)從用戶的角度出發(fā)協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)核和用戶行為

間的交互，并且保持用戶在泛化計(jì)算空間的自然感。4?人機(jī)交互和覺察上下文計(jì)算：普適計(jì)算使計(jì)算和通信能力無處不在的融合在人們生活和工作的現(xiàn)實(shí)

環(huán)境中，人機(jī)交互的不可見性是必需的。因此，普適計(jì)算提出了一種新的人機(jī)交互方式一一蘊(yùn)涵式人機(jī)交

互，它需要系統(tǒng)能覺察在當(dāng)時(shí)的情景中與交互任務(wù)有關(guān)的上下文，并據(jù)此做出決策和自動(dòng)地提供相應(yīng)的服

務(wù)。普適計(jì)算模式下上下文將隨任務(wù)而變化，而且由于工作環(huán)境是現(xiàn)場，其中的背景情況不但復(fù)雜而且是

動(dòng)態(tài)變化的，使上下文的動(dòng)態(tài)性問題更加突出。三、 應(yīng)用領(lǐng)域普適計(jì)算最重要的應(yīng)用方向就是各類信息終端產(chǎn)品。普適計(jì)算的應(yīng)用概念最早被IBM公司提出，其目標(biāo)

就是發(fā)展更具實(shí)用意義的各類信息終端產(chǎn)品，從而真正實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)向信息終端產(chǎn)品的延伸。隨著人們對(duì)

信息服務(wù)的需求越來越多樣化，信息終端產(chǎn)品的形式也將多姿多彩，功能越來越完善，并且在一個(gè)小設(shè)備

中往往集成多種功能。智能空間也是普適計(jì)算的重要運(yùn)用，如智能會(huì)議室、作戰(zhàn)指揮室、智能教室、能照料老人的智能家居等，它們將極大改變?nèi)藗兾磥淼纳罘绞?，使人們學(xué)習(xí)、生活變得更加美好，工作效率更高。數(shù)字家庭能通過家庭網(wǎng)關(guān)將寬帶網(wǎng)絡(luò)接入家庭，家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)可以是無線或有線的。在家庭內(nèi)部，手持設(shè)備、PC或者家用電器通過有線或者無線的方式連接到網(wǎng)絡(luò)，從而形成了一個(gè)無縫、交互和普適計(jì)算的環(huán)境。普適計(jì)算的的第三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是普遍信息訪問，就是使用戶能夠在任何時(shí)間和地點(diǎn)，以任何方式訪問到他們認(rèn)為有用的信息。由于普適計(jì)算系統(tǒng)中的信息設(shè)備可隨身攜帶，因此當(dāng)這樣的設(shè)備進(jìn)入到新環(huán)境中時(shí)，它能自動(dòng)地發(fā)現(xiàn)環(huán)境中可用的資源和服務(wù)，并與它們進(jìn)行交互，從而給用戶提供方便的服務(wù)。普適計(jì)算的另一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是商業(yè)識(shí)別用RFID芯片。RFID芯片可代替現(xiàn)在商品上的條形碼，它不僅

能夠提供商品的價(jià)格、名稱，還能夠提供更多有用的信息。例如藥瓶上的芯片可以給消費(fèi)者提供藥廠的相

關(guān)信息、藥品的成份、藥品的適用癥、藥品禁忌等，水果蔬菜上的芯片還可以提供農(nóng)藥的噴施情況及殘留

情況，貼在衣服上的芯片可以提供衣服的材料、產(chǎn)地、規(guī)格等等。四、 發(fā)展趨勢普適計(jì)算描述了具有豐富計(jì)算資源和通信能力的人和環(huán)境之間關(guān)系的場景，這個(gè)環(huán)境與人們逐漸地融合在一起。它把計(jì)算機(jī)嵌入到各種類型的設(shè)備中，建立一個(gè)將計(jì)算和通信融入人類生活空間的交互環(huán)境，從而極大地提高個(gè)人的工作及與他人合作的效率，但這種能嵌入的計(jì)算機(jī)不再是傳統(tǒng)意義上的計(jì)算機(jī)了。隨著微電子工藝的發(fā)展，電子設(shè)備越來越向微小型化發(fā)展，同時(shí)它的價(jià)格也越來越低。這使得將微小型計(jì)算設(shè)備嵌入到環(huán)境中成為可能。普適計(jì)算所需的軟件技術(shù)也基本成熟，而在基于自然語言理解的普適計(jì)算環(huán)境中，人和計(jì)算機(jī)的交互將更加自然，使得普適計(jì)算環(huán)境更人性化。人機(jī)交互研究也將是普適計(jì)算研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。普適計(jì)算的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正在形成以互聯(lián)網(wǎng)為核心，以多種無線網(wǎng)以及移動(dòng)網(wǎng)為接入的更加廣泛的異構(gòu)集成網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能更強(qiáng)，以滿足不同數(shù)據(jù)通信特點(diǎn)的應(yīng)用，同時(shí)IPv6的應(yīng)用會(huì)大大增加網(wǎng)絡(luò)地址范圍，在可預(yù)見的未來為每個(gè)設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)地址。從網(wǎng)絡(luò)帶寬上來看，有線主干網(wǎng)逐漸采用光纖，802.11、藍(lán)牙(Bluetooth)逐漸成為無線局域網(wǎng)的常用標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)網(wǎng)正在向3G、4G甚至5G演變。這些情況表明，一種高帶寬、覆蓋全球的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)，即無處不在網(wǎng)絡(luò)(UbiquitousNetwork)正在形成。這種網(wǎng)絡(luò)可允許任何具有IP地址的設(shè)備上網(wǎng)，任何上網(wǎng)設(shè)備都可享受網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。為適應(yīng)普適計(jì)算環(huán)境下各種設(shè)備上網(wǎng)的需求，面向21世紀(jì)的嵌入式系統(tǒng)要求配備標(biāo)準(zhǔn)的一種或多種網(wǎng)

絡(luò)通信接口，嵌入式系統(tǒng)將不再是“信息孤島”。針對(duì)外部聯(lián)網(wǎng)要求，嵌入設(shè)備必需配有通信接口，相應(yīng)需

要TCP/IP協(xié)議簇軟件支持；由于家用電器相互關(guān)聯(lián)及現(xiàn)場設(shè)備的協(xié)調(diào)工作等要求，新一代嵌入式設(shè)備還

需具備IEEE1394、USB、CAN、藍(lán)牙等通信接口，同時(shí)也需要提供相應(yīng)的通信組網(wǎng)協(xié)議軟件和物理層驅(qū)

動(dòng)軟件等。普適計(jì)算是對(duì)計(jì)算模式的革新，對(duì)它的研究雖然還剛剛開始，但是它已顯示了巨大的生命力和深遠(yuǎn)的影響。普適計(jì)算的新思維極大地活躍了學(xué)術(shù)思想，推動(dòng)了對(duì)新型計(jì)算模式的研究。目前已出現(xiàn)了許多諸如平靜計(jì)算(CalmComputing)、日常計(jì)算(EverydayComputing)、主動(dòng)計(jì)算(ProactiveComputing)等新的研究方向。南開大學(xué)計(jì)算機(jī)系教授辛運(yùn)幃博士等對(duì)國內(nèi)外普適計(jì)算的現(xiàn)狀與趨勢，以及天津普適計(jì)算研究切入點(diǎn)進(jìn)行

的分析。五、國內(nèi)目前的研究進(jìn)展目前國內(nèi)非常重視普適計(jì)算的研究，并將其列入國家自然科學(xué)基金委信息科學(xué)部2003年資助的18個(gè)

重點(diǎn)項(xiàng)目之一。國內(nèi)的研究主要在普適計(jì)算環(huán)境中間件、普適計(jì)算中私有信息保護(hù)問題、普適計(jì)算環(huán)境的

協(xié)調(diào)管理、軟件結(jié)構(gòu)、覺察上下文計(jì)算、人機(jī)界面幾方面展開，各主要研究機(jī)構(gòu)都在積極開展有關(guān)普適計(jì)

算的研究。中國科學(xué)院軟件研究所正開展“無處不在計(jì)算環(huán)境下智能人機(jī)交互研究”，它從計(jì)算智能和分布式認(rèn)知心理學(xué)著手，研究通過計(jì)算智能來處理人機(jī)交互的上下文信息感知問題，建立無處不在計(jì)算環(huán)境下人機(jī)交互動(dòng)態(tài)行為的描述方式和用戶意圖獲取模型。自動(dòng)化研究所也有一些相關(guān)的研究，如對(duì)無處不在計(jì)算環(huán)境中的身份鑒別與行為理解的研究，對(duì)人臉、指紋、虹膜、筆跡、步態(tài)等的識(shí)別來進(jìn)行身份鑒別，支持人臉跟蹤，研究智能機(jī)器人自然語言交流，同時(shí)在手寫體識(shí)別、語音識(shí)別方面都有不錯(cuò)的研究成果。計(jì)算所在高性能計(jì)算和網(wǎng)格技術(shù)的研究方面也取得了顯著的成果。心理所對(duì)注意維度轉(zhuǎn)移進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究。清華大學(xué)從人機(jī)系統(tǒng)對(duì)無處不在計(jì)算開展了工作，著重研究人和計(jì)算機(jī)一起工作的方式和技術(shù)，從人機(jī)系統(tǒng)的層次研究人機(jī)交互。交互與媒體集成研究所對(duì)普適計(jì)算展開了研究，比較著名的有SmartClass項(xiàng)目。該項(xiàng)目將普適計(jì)算和遠(yuǎn)程教育相結(jié)合，建立智能遠(yuǎn)程教室。在智能教室中，教師的操作包括調(diào)用課件、在電子黑板上作注釋、與遠(yuǎn)方的學(xué)生交流等。系統(tǒng)能根據(jù)對(duì)教師動(dòng)作的理解，在不同的場景下向遠(yuǎn)方的學(xué)生轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的視頻鏡頭或電子黑板內(nèi)容，并自動(dòng)記錄上課的內(nèi)容。北京大學(xué)成立了普適計(jì)算實(shí)驗(yàn)室(UbiquitousComputingLaboratory)。目前開展的研究側(cè)重在開發(fā)和設(shè)計(jì)通用的信息訪問和傳送平臺(tái)，存在論工程(OntologyEngineering)和基于存在論的語義網(wǎng)頁(SemanticWeb)，自適應(yīng)代理(AdaptiveAgent)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于科學(xué)、工程和國防的基于知識(shí)的系統(tǒng)。六、天津普適計(jì)算研究的切入點(diǎn)普適計(jì)算研究內(nèi)容主要包括兩個(gè)方面：自然的人機(jī)交互和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。目前極需要搭建一個(gè)普適計(jì)算實(shí)驗(yàn)研究環(huán)境，這是研究的基礎(chǔ)和前提。該環(huán)境要求高速、可靠、穩(wěn)定、大容量、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、個(gè)性化并重，并解決網(wǎng)絡(luò)接入問題。同時(shí)選擇普適計(jì)算中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)展開研究，研究在嵌入式計(jì)算、無線通信和分布式計(jì)算技術(shù)的支持下，把由計(jì)算和通信結(jié)點(diǎn)及系統(tǒng)組成的信息空間與人類生活的物理空間集成為和諧的人機(jī)交互信息環(huán)境的理論和技術(shù)，并以此為基礎(chǔ)帶動(dòng)相關(guān)研究。所有這些研究可為天津數(shù)字化城市的建設(shè)打下必備基礎(chǔ)，同時(shí)使得天津能在國內(nèi)普適計(jì)算研究中處于較領(lǐng)先的地位。結(jié)合天津的實(shí)際情況，可以選擇下面幾個(gè)方面作為研究的切入點(diǎn)：1?智能普適計(jì)算設(shè)備及其支撐軟件。重點(diǎn)開展應(yīng)用于普適計(jì)算環(huán)境中手持普適計(jì)算設(shè)備的研究，特別

是通用性強(qiáng)、功能完備、體積小、功耗低的智能設(shè)備的預(yù)研，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。保留目前智能卡等

產(chǎn)品的方便性，并根據(jù)實(shí)際需要擴(kuò)展完善功能，滿足無處不在的使用要求。借鑒目前各種卡類系統(tǒng)及'一卡

通”項(xiàng)目研究中已經(jīng)取得的成果和經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)配套的應(yīng)用系統(tǒng)，提高工作效率，改善生活方式和質(zhì)量。結(jié)

合嵌入式設(shè)備的開發(fā)，提升面向行業(yè)的嵌入式軟件自主研發(fā)能力，形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。2?人機(jī)交互理論。重點(diǎn)開展人機(jī)交互方式的基礎(chǔ)性研究。智能普適計(jì)算設(shè)備使用的前提是人機(jī)交互瓶頸的根本突破。目前普適計(jì)算的研究還停留在實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)，雖然取得了一些成果，但還沒有形成統(tǒng)一的、規(guī)范的普適計(jì)算體系結(jié)構(gòu)，其最大的問題之一就是還沒有解決其中的人機(jī)交互問題。人機(jī)交互的研究重點(diǎn)是上下文感知和人與普適計(jì)算交互的環(huán)境。應(yīng)重點(diǎn)研究新的人機(jī)交互模式，突破傳統(tǒng)的“人使用計(jì)算機(jī)”的模式，盡量采用自然、和諧的手段，將人與計(jì)算機(jī)共同包融于計(jì)算環(huán)境中，在自然語言理解、認(rèn)知感知、知識(shí)理解等理論方面有所突破。3?網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的搭建。普適計(jì)算得以實(shí)施，其前提是要建立一個(gè)比較完備的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，形成一個(gè)良

好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，包括有線網(wǎng)絡(luò)及無線網(wǎng)絡(luò)。由于普適計(jì)算設(shè)備的數(shù)量龐大，并且需要有識(shí)別及定位功能，

所以需要研制新一代的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括建設(shè)Ipv6網(wǎng)絡(luò)，研究網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及操作系統(tǒng)對(duì)可移動(dòng)性的支持，重點(diǎn)

解決帶寬問題(這需要巨大的無線帶寬)和網(wǎng)絡(luò)接入問題，以滿足實(shí)時(shí)的、快速的、大數(shù)據(jù)量的信息傳輸需

要。另外網(wǎng)絡(luò)安全等問題也是不能忽視的。4?軟件方法研究。普適計(jì)算是一種新的計(jì)算模式，其基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性和重大關(guān)鍵共性的軟件

研發(fā)技術(shù)是另一個(gè)受關(guān)注的熱點(diǎn)。在一個(gè)無所不包的環(huán)境中，集中式數(shù)據(jù)中心研究、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制訂、軟

件體系架構(gòu)及軟件系統(tǒng)開發(fā)方法等應(yīng)成為首要研究目標(biāo)。5?中間件產(chǎn)品系列研究。普適計(jì)算環(huán)境中的設(shè)備多為異構(gòu)的，且數(shù)量龐大，將這些設(shè)備無縫集成仍具有很大挑戰(zhàn)。考慮到大量日常和消費(fèi)類設(shè)備的接入，以及設(shè)備智能程度的差別(如實(shí)驗(yàn)室的PC機(jī)與街邊的自動(dòng)售貨機(jī)），開發(fā)普適計(jì)算系統(tǒng)的中間件顯得愈發(fā)急迫和必要。中間件技術(shù)是解決產(chǎn)品異構(gòu)的一個(gè)很好途徑，可以屏蔽設(shè)備的不均衡性，是目前研究的熱點(diǎn)。2感知用戶界面綜述MBPUI是感知用戶界面的一種重要形態(tài)，具有感知用戶界面的基本特征。了解感知用戶界面是進(jìn)行MBPUI設(shè)計(jì)和開發(fā)方法研究的前提。本章力圖對(duì)感知用戶界面的概念、組成、交互隱喻、基本特征和相關(guān)研究進(jìn)行系統(tǒng)地分析和論述。2．1感知用戶界面概述（博士論文-基于運(yùn)動(dòng)的感知用戶界面模型及其應(yīng)用）感知用戶界面概念由MatthewTurk在上世紀(jì)八十年代末提出［32】。Turk指出：二十世紀(jì)八、九十年代期間人機(jī)交互技術(shù)幾乎沒有根本性的突破，大部分研究工作都集中在6UI方面。雖然GUI/WIMP為用戶提供了一個(gè)穩(wěn)定、統(tǒng)一的界面，但是以移動(dòng)指針、點(diǎn)擊、鍵入為主要交互方式的WIMP界面從長遠(yuǎn)來看很難滿足未來各種形式、各種情景下交互應(yīng)用的需求，也不能體現(xiàn)自然交互、無處不在的計(jì)算等用戶界面發(fā)展的趨勢。人類最為自然的交互方式就是與其它人或與現(xiàn)實(shí)世界的交流、互動(dòng)，人們通過自身的感知和活動(dòng)能力、社交和生活常識(shí)來完成這一切。因此用戶界面的終極形態(tài)將以人與人、人與現(xiàn)實(shí)世界的互動(dòng)為原型，在人類自然、社會(huì)能力的基礎(chǔ)上建立直觀、自然的交互方式。感知用戶界面是一種以人與人及人與現(xiàn)實(shí)世界