面向智能空間的普適服務(wù)系統(tǒng)平臺研究【完整版】

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北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文面向智能空間的普適效勞系統(tǒng)平臺研究姓名：林愛民申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：信號與信息處理指導(dǎo)教師：苗振江20210601中文摘要中文摘要摘要：隨著信息社會不斷開展，計算模式正逐漸從網(wǎng)絡(luò)計算向普適計算〔Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ／ＰｅｒｖａｓｉｖｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ〕方向延伸，對生活空間的智能性也提出了更高要求，于是出現(xiàn)了智能空間〔ＳｍａｒｔＳｐａｃｅ〕的概念。一個存在著各式各樣的設(shè)備的特定的智能空間〔如家庭、實驗室、醫(yī)院等等〕，可以使人與計算環(huán)境更好的融合，讓人在不知不覺中享受計算環(huán)境中的效勞。但是僅僅擁有設(shè)備終端，還缺乏以形成“無處不在、以人為本’’的普適計算環(huán)境，這就需要構(gòu)造適應(yīng)普適計算要求的普適效勞系統(tǒng)平臺。本文首先介紹了系統(tǒng)構(gòu)建的必要性及智能空間的相關(guān)概念；接著介紹了智能空間和普適計算的關(guān)系、智能空間的開展現(xiàn)狀；接著總結(jié)前人的研究成果，提出了普適效勞系統(tǒng)平臺所要面對解決的可擴展性、可配置性、可管理性和上下文感知計算能力等問題。其次，從平臺的構(gòu)造組成〔包括終端、網(wǎng)關(guān)、效勞器〕出發(fā)，分別對效勞網(wǎng)關(guān)和智能空間的語義建模進行重點討論。然后，在系統(tǒng)平臺的根底上，模擬具體應(yīng)用場景：智能家庭、智能實驗室和智能空間效勞遷移。最后對本文的工作進行總結(jié)，并對普適效勞系統(tǒng)平臺的未來做出了展望。本文的創(chuàng)新點在于：〔１〕提出并設(shè)計了一種面向智能空間的普適效勞系統(tǒng)平臺〔ＵＳＳＰ〕。〔２〕采用ＡＲＭ９＋Ｌｉｎｕｘ＋ＯＳＧｉ構(gòu)建了智能效勞網(wǎng)關(guān)?！玻场吃O(shè)計并實現(xiàn)ＳＳＮ網(wǎng)絡(luò)的上下文感知計算體系結(jié)構(gòu)〔ＳＳＮ—Ｏ〕，用于智能空間語義信息的描述和處理?！玻础吃谙到y(tǒng)平臺的根底上，模擬了智能空間的具體應(yīng)用。關(guān)鍵詞：普適計算、智能空間、效勞網(wǎng)關(guān)、上下文感知計算、本體建模分類號：ＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｏｃｉｅｔｙ，ｃｏｍｐｕｔｉｎｇｍｏｄｅｉｓｅｘｔｅｎｄｉｎｇｔｏｐｅｒｖａｓｉｖｅ／ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｃｏｍｐｕｔｉｎｇｆｒｏｍｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ａｎｄｍｏｒｅｏｆｌｉｖｉｎｇｓｐａｃｅ．Ｕｐｏｎｔｈａｔ，ｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｓｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｎｏｔｉｏｎｏｆＳｍａｒｔＳｐａｃｅｉｓａｐｐｅａｒｅｄ．Ａｓｐｅｃｉａｌｓｍａｒｔｓｐａｃｅ〔ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃｅｈｏｍｅ，ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ｈｏｓｐｉｔａｌａｎｄＳＯｏｎ〕，ｗｈｉｃｈｃｏｎｔａｉｎｓｍｕｌｔｉｆａｒｉｏｕｓａｐｐｌｉａｎｃｅｓａｎｄｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ，Ｃａｎｍａｋｅｂｅｔｔｅｒｉｎｏｓｃｕｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｐｅｏｐｌｅａｎｄｄｅｖｉｃｅｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｏｎｌｙｗｉｔｈｄｅｖｉｃｅｓｉｓｆａｒｆｒｏｍｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔ“ａｎｙｔｉｍｅ，ａｎｙｗｈｅｒｅａｎｄｈｕｍａｎ·ｃｅｎｔｅｒ’’ｐｅｒｖａｓｉｖｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ·Ｆｉｒｓｔｏｆａｌｌ，ｔｈｅｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｎｅｃｅｓｓａｒｙｏｆｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｏｔｉｏｎｏｆＳｍａｒｔＳｐａｃｅ；ｔｈｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎＳｍａｒｔＳｐａｃｅａｎｄａｎｄａｃｔｕａｌｉｔｙｏｆＳａｍｒｔＳｐａｃｅ；ｔｈｅｎｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｗｏｒｋｓｏｆｏｔｈｅｒｐｅｒｖａｓｉｖｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｅｏｐｌｅａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｅｘｔｅｎｄａｂｌｅ，ｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ，ｍａｎａｇｅａｂｌｅａｎｄｃｏｎｔｅｘｔ－ａｗａｒｅｗｈｉｃｈｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｓｅｒｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍｐｌａｔｆｏｒｍ〔ＵＳＳＰ〕ｈａｖｅｔｏｓｏｌｖｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｓｔａｒｔｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅＵＳＳＰｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｅｒｍｉｎａｔｅｓ，ｓｅｒｖｉｃｅｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇｓｅｒｖｉｃｅｇａｔｅｗａｙａｎｄｓｅｍａｎｔｉｃｇａｔｅｗａｙａｎｄｓｅｒｖｅｒ，ｔｈｅｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｓｍａｒｔｓｐａｃｅ．ｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｐｌａｔｆｏｒｍ，ｔｈｅｐａｐｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＴｈｉｒｄｌｙ，ｂａｓｅｄｏｎｓｃｅｎｅｓ；ｓｍａｒｔｈｏｍｅ，ＳｍａｒｔＬａｂａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｓｍａｒｔｓｐａｃｅｓ．ＵＳＳＰｉｓｇｉｖｅ·Ｌａｓｔｌｙ，ａｆｔｅｒｃｏｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｗｏｒｋｏｆｔｈｅｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅＴｈｅｐａｐｅｒ’ｓｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓａｌｅａｓｆｏｌｌｏｗ：〔１〕Ｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｄｄｅｓｉｇｎｓａｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｓｅｒｖｉｃｅｓｙｓｔｅｍｐｌａｔｆｏｒｍ〔ＵＳＳＰ〕．〔２１ＵｓｅｓＡＲＭ＋Ｌｉｎｕｘ＋ＯＳＧｉｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔＳｅｒｖｉｃｅＧａｔｅｗａｙ．ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｐｒｏｃｅｓｓ〔３〕Ｐｒｏｐｏｓｅｓ，ｄｅｓｉｇｎｓａｎｄＳＳＮ一０ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅＳｅｍａｎｔｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＳｍａｒｔＳｐａｃｅ．〔４〕ＢａｓｅｄｏｎｕｓｓＰ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＳｍａｒｔＳｐａｃｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｐｅｒｖａｓｉｖｅ／ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｓｍａｒｔｓｐａｃｅ，ｓｅｒｖｉｃｅｇａｔｅｗａｙ，ｃｏｎｔｅｘｔ—ａｗａｒｅｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，ｏｎｔｏｌｏｇｙｍｏｄｅｌｉｎｇＣＩ。ＡＳＳＮｏ：ｖｌｌ學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或局部內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤?！脖Ｃ艿膶W(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明〕學(xué)位論文作者簽名：彳牝覆瓦導(dǎo)師簽名：磊啦ｉ名簽字日期：厶哆年鑰莎日簽字日期：知礙年６月玀Ｅｔ獨創(chuàng)性聲明獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何奉獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位論文作者簽名：磚社緩甩簽字日期：工硝年ｇ月劣日致謝致謝在碩士論文即將脫稿之際，借此時機向那些在我碩士期間給予無私幫助的老師、同學(xué)、朋友致以最誠摯的謝意和最衷心的祝愿。首先誠摯的感謝指導(dǎo)教授苗振江博士，老師悉心的教導(dǎo)使我得以一窺普適計算領(lǐng)域的深奧，不時的討論并指點我正確的方向，使我在兩年的研究生學(xué)習(xí)生活中獲益匪淺，持續(xù)學(xué)習(xí)能力得到了很大的提高。苗老師對學(xué)問的嚴謹更是我學(xué)習(xí)的典范。苗老師為人和藹可親、理論根底深厚、治學(xué)態(tài)度嚴謹、工作熱情飽滿，深深地影響了我。其次感謝遠在故土的父母的養(yǎng)育之恩。在父親身上，我學(xué)到了正直；在母親身上，我學(xué)到了勤勞和執(zhí)著。這么多年，是你們一直在感動著我。在此，祝你們身體健康，萬事如意！其次感謝姐姐、姐夫多年背后默默地支持和鼓勵。是你們的無私奉獻使我如期順利的完成學(xué)業(yè)！在此，祝你們家庭美滿、幸福！同時，也祝我可愛的小外甥健康快樂地成長！最后，感謝我的同窗好友王智飛、郭萍、李佳、老紀、老張等，是你們陪我度過了研究生這兩年快樂而充實的時光。在此，祝你們未來的工作學(xué)習(xí)進展順利、前程似錦！時間飛逝，在交大的六年仿佛彈指一揮間，六年前的此時恍如昨天一樣印在腦海中。謹以此文紀念我逝去的珍貴青春！序序計算模式〔ＣｏｍｐｕｔｉｎｇＰａｒａｄｉｇｍ〕對計算技術(shù)的開展有著至關(guān)重要的作用。綜觀計算機進入人類社會的歷史，我們可以清楚地發(fā)現(xiàn)，計算模式已經(jīng)經(jīng)歷了主機計算〔ＭａｉｎｆｒａｍｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ〕和桌面計算〔ＤｅｓｋｔｏｐＣｏｍｐｕｔｉｎｇ〕兩個時代。在主機計算時代，計算機是稀缺的資源，人與計算機的關(guān)系是多對一的關(guān)系，計算機安裝在為數(shù)不多的計算中心里，人們必須用生澀的機器語言與計算機打交道。此時，信息空間與我們生活的物理空間是脫節(jié)的，計算機的應(yīng)用也局限于科學(xué)計算領(lǐng)域。２０世紀８０年代，ＰＣ開始流行，計算模式也隨之跨入桌面計算時代。這時，人與計算機的關(guān)系演變?yōu)橐粚σ坏年P(guān)系。隨后，圖形用戶界面和多媒體技術(shù)的開展使計算機使用者的范圍從計算機專業(yè)人員擴展到其他行業(yè)的從業(yè)人員和家庭用戶，計算機也從計算中心步入辦公室和家庭，人們能夠方便地獲得計算效勞。現(xiàn)在，伴隨著人類社會進入２１世紀的腳步，計算模式也開始跨入普適計算時代。那么，“普適計算〞對我們每個人意味著什么？它意味著無論我們走到哪里，都能隨身攜帶著我們的個人世界和業(yè)務(wù)信息。普適計算的思想最早由ＭａｒｋＷｅｉｓｅｒ于１９９１年提出。在普適計算模式下，人們能夠在任何時間、任何地點、以任何方式訪問到所需要的信息。在普適計算環(huán)境中，各種具有計算和聯(lián)網(wǎng)功能的設(shè)備將在人們的生活中隨處可見，從而使得計算能力變得像水和電一樣，隨處可用，按需所取。然而，普適計算絕不僅僅是植入一些新奇的難以置信的各種用途的設(shè)備。在幕后，必須將越來越多地這樣的新設(shè)備集成到ＩＴ架構(gòu)中。設(shè)備管理以及應(yīng)用管理是后端系統(tǒng)必須處理的兩個問題。網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用效勞器、通訊網(wǎng)絡(luò)只不過是構(gòu)筑普適計算解決方案的一個組件。普適計算環(huán)境的構(gòu)建需要從終端、網(wǎng)關(guān)到后端效勞器的支撐。普適效勞系統(tǒng)平臺〔ＵＳＳＰ〕的提出目的是嘗試解決普適計算環(huán)境的根本單位一智能空間的構(gòu)建，為智能空間的構(gòu)建提供支撐。第一章綜述第一章綜述本章將簡要介紹智能空間的研究意義、特點現(xiàn)狀及內(nèi)容，特別集中介紹構(gòu)建智能空間〔ＳｍａｒｔＳｐａｃｅ〕所涉及的關(guān)鍵領(lǐng)域和研究對象。最后總結(jié)前人的研究成果，介紹本文的研究內(nèi)容。１．１課題研究的背景意義隨著信息社會不斷開展，計算模式正逐漸從網(wǎng)絡(luò)計算向普適計算〔１，２〕〔Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ／ＰｅｒｖａｓｉｖｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ〕方向延伸，對生活空間的智能性也提出了更高要求，于是出現(xiàn)了智能空間〔ＳｍａｒｔＳｐａｃｅ〕的概念。一個存在著各式各樣的設(shè)備的特定的智能空間〔如家庭、實驗室、醫(yī)院等等〕，可以使人與計算環(huán)境更好的融合，讓人在不知不覺中享受計算環(huán)境中的效勞。按照ＮＩＳＴ〔美國國家技術(shù)標準研究院〕給出的智能空間的定義〔３〕：智能空間〔ＳｍａｒｔＳｐａｃｅ〕是嵌入了計算、信息設(shè)備和多模態(tài)的傳感裝置的工作或生活空間，具有自然便捷的交互接口，以支持人們方便地獲得計算機系統(tǒng)的效勞。人們在智能空間的工作和生活過程就是使用計算機系統(tǒng)的過程，也是人與計算機系統(tǒng)不間斷的交互過程。在這個過程中，計算機不再只是一個被動地執(zhí)行人的顯式的操作命令的信息處理工具，而是協(xié)作人完成任務(wù)的幫手，是人的伙伴，交互的雙方具有和諧一致的協(xié)作關(guān)系。這種交互中的和諧性主要表達在人們使用計算機系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和操作負擔(dān)將有效減少，交互完全是人們的一種自發(fā)的行為。自發(fā)〔ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ〕意味著無約束、非強制和無須學(xué)習(xí)，自發(fā)交互就是人們能夠以第一類的自然數(shù)據(jù)〔如語言、姿態(tài)和書寫等〕與計算機系統(tǒng)進行交互。然而，智能空間絕不僅僅是植入一些新奇的難以置信的各種用途的設(shè)備。在幕后，必須將越來越多地這樣的新設(shè)備集成到ＩＴ架構(gòu)中。設(shè)備管理以及應(yīng)用管理是后端系統(tǒng)必須處理的兩個問題。網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用效勞器、通訊網(wǎng)絡(luò)只不過是構(gòu)筑普適計算解決方案的一個組件。普適計算環(huán)境的構(gòu)建需要從終端、網(wǎng)關(guān)到后端效勞器的支撐。普適效勞系統(tǒng)平臺〔ＵＳＳＰ〕的提出目的是為了解決普適計算環(huán)境的根本單位～智能空間的構(gòu)建，為智能空間的構(gòu)建提供框架支撐。１．２智能空間概述北京交通大學(xué)碩十學(xué)位論文普適計算需要信息空間與物理空間的融合。在這個融合的空間中人們可以隨時隨地、透明地獲得數(shù)字化的效勞。普適計算中信息空間和物理空間的融合可以在不同尺度上得到表達，其在房間、建筑物這個尺度上的表達就是智能空間。有學(xué)者指出，將來不太可能存在一個全球統(tǒng)一的普適計算系統(tǒng)，而會存在許多因為管理區(qū)劃、地域區(qū)劃和文化區(qū)劃而互相別離的、有明確邊界的智能空間系統(tǒng)。這些智能空間系統(tǒng)之間可以有一定的交互，人和各種可攜帶設(shè)備可以透明地在它們之間移動。這說明了從實施智能空間入手是通向全面實現(xiàn)普適計算最可能的途徑。如前所述，普適計算中的信息空間與物理空間的融合可以在不同尺度上得到表達，其在房間、建筑物或企業(yè)這個尺度上的表達就是智能空間，并且它可以不斷連接以致擴大到全球。１．２．３智能空間的特點智能空間系統(tǒng)將是一個分布式系統(tǒng)。由于單臺計算的計算資源的限制以及多物理集成的要求，計算能力將被分散到各種設(shè)備并嵌入到智能空間的物理環(huán)境中，通過這些模塊的協(xié)作來完成整個系統(tǒng)得功能。但是智能空間與其他分布式系統(tǒng)相比，有其獨特性。它所需要面對的一些問題在傳統(tǒng)在傳統(tǒng)同分布式計算領(lǐng)域不曾出現(xiàn)或不突出，它具有如下特點〔４】：〔１〕設(shè)備形態(tài)的異質(zhì)性智能空間中由于大量手持設(shè)備、嵌入式設(shè)備的存在，計算設(shè)備異質(zhì)性將是一個突出的問題。相對于傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)中的計算節(jié)點一般是桌面計算機或效勞器而言，手持、嵌入設(shè)備的資源相對匱乏，這就限制了許多功能復(fù)雜、資源消耗大的分布式計算平臺的應(yīng)用，而必須研究一些輕量級平臺?！玻病诚到y(tǒng)的動態(tài)性智能空間系統(tǒng)的動態(tài)性包括組成和結(jié)構(gòu)的動態(tài)性。組成的動態(tài)性是指系統(tǒng)包含的模塊，如有哪些設(shè)備、哪些軟件實體，是經(jīng)常變化的。結(jié)構(gòu)動態(tài)性是指系統(tǒng)各模塊之間的關(guān)聯(lián)〔Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ〕關(guān)系是經(jīng)常變化的。傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)相對固定，或者說其變化的周期較長，所以系統(tǒng)中可能存在的模塊和模塊之間的關(guān)聯(lián)一般是各模塊的開發(fā)人員可以預(yù)期的。相對來說，一個智能空間系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)都將是十分動態(tài)的，而且各種可能的模塊之間的關(guān)聯(lián)的建立，往往不是開發(fā)人員完全可以預(yù)計的。從較長時間尺度上說，用戶可以不斷的購置新的設(shè)備布置到空間中，另外新的應(yīng)用也會不斷的實施，而這些設(shè)備和應(yīng)用應(yīng)該能無縫的和原有的設(shè)備、應(yīng)用互相操作。可以設(shè)想在一個智能家居中，當(dāng)用戶新買了一臺２第一章綜述微波爐，這個微波爐可以自動的利用家罩已有的打印機來打印菜譜。從短的時間尺度上說，用戶進出一個空間時，所攜帶的手持設(shè)備與環(huán)境根底設(shè)施中相關(guān)設(shè)備的關(guān)聯(lián)也隨之建立和撤銷。智能空間的這種動態(tài)性從本質(zhì)上說是由于智能空間系統(tǒng)是與人們生活、工作的物理空間綁定的，而物理空間不可防止的呈現(xiàn)出動態(tài)性所帶來的。〔３〕交互的自發(fā)性因動態(tài)性而來的智能空間系統(tǒng)的另外一個特征是交互的自發(fā)性。如果智能空間中各種動態(tài)的關(guān)聯(lián)必須由用戶自己建立的話，將需要消耗用戶許多精力，而這是與智能空間的對用戶注意力透明的目標背道相馳的。所以我們希望智能空間包含的各個模塊應(yīng)該具有自發(fā)〔Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｌｙ〕的建立關(guān)聯(lián)并交互的能力。上面的微波爐的例子中，微波爐和打印機的關(guān)聯(lián)就應(yīng)該是自發(fā)建立的，即無需用戶在微波爐上配置打印機在叨ＩＵＩ，的信息。同樣，當(dāng)一個用戶的ＰＤＡ進入一個智能空間時，這個ＰＩ〕Ａ應(yīng)該能自動的發(fā)現(xiàn)房間內(nèi)有一個鍵盤并建立關(guān)聯(lián)，從而使用戶可以通過這個鍵盤進行更方便的文字輸入。與此相對的是傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)中，不同模塊之間的關(guān)聯(lián)往往是用戶自己建立的。比方ｗｗｗ系統(tǒng)中，一個Ｂｒｏｗｓｅｒ和一個ＷＷＷ效勞器的關(guān)聯(lián)是用戶通過鍵入一個ＵＲＬ來自己建立的?！玻础诚到y(tǒng)的整合性傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)的各組成局部往往都具有一個共同的或相近的領(lǐng)域背景，比方一個電子商務(wù)系統(tǒng)，其各組成局部一般都是屬于商務(wù)邏輯領(lǐng)域。而智能空間系統(tǒng)的組成局部那么來自許多不同領(lǐng)域背景。比方對于一個智能教室，來自遠程教育、語音識別、人臉識別、說話人識別、手勢識別等不同領(lǐng)域多種模塊都需要互相協(xié)作。整合性的另外一層意思是，智能空間系統(tǒng)的開發(fā)往往基于許多遺留程序，它們事先并不是根據(jù)需要相互操作的目的而設(shè)計的。這種跨領(lǐng)域、以及包容遺留代碼的整合性對軟件平臺提供應(yīng)開發(fā)人員的抽象模型提出了新的要求，這個模型的好壞直接關(guān)系到系統(tǒng)整合的難度。１．２．２信息空間和物理空間的融合使用戶“隨時隨地〞和“透明地〞獲取信息效勞的根本要求是使信息空間〔Ｃｙｂｅｒ—Ｓｐａｃｅ〕和物理空間融為一體，這也是對智能空間的根本要求。信息空間是存在于計算機和網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字化的信息、效勞、計算和通信構(gòu)成的總體。信息空間和物理空間的對偶融合有兩層含義：〔１〕對偶綁定當(dāng)前信息技術(shù)的開展，使得人們生活在一個由計算與通信技術(shù)構(gòu)成的信息空北京交通大學(xué)碩十學(xué)位論文間與物理空間共存的空間中，這兩個空間不是簡單地并列，而是密切關(guān)聯(lián)的。有人把這種關(guān)聯(lián)稱為對偶，把這個共存空間稱為對偶空間。綁定是指信息空間中的對象與物理空間中的物體建立互相的對應(yīng)，使物體成為訪問信息空間的效勞的直接入口，通?？梢杂迷谖矬w上嵌入～定感知、計算、通信能力的部件〔比方傳感器〕或?qū)ξ矬w加上計算機能識別的標簽〔比方條碼，ＲＦＩＤ等〕來實現(xiàn)綁定。在桌面計算模式下，信息空問和物理空間是隔離的。表現(xiàn)為：綁定是稀疏的，唯一的綁定點就是計算機本身；信息空間和物理空間的交互是由人驅(qū)動的，人先感知物理空間的改變、然后用一定的方式輸入到信息空間，從這個方面來看，人是圍繞在計算機周圍，不是“以人為中心’’的。而在普適計算模式，這種綁定和自發(fā)交互將變的無處不在，從空間中的物體、用品、家具房間乃至整個空間，信息空間和物理世界的界限將變得模糊，正是這種界限的消失提供了人們可以隨時隨地、透明地訪問到數(shù)字化效勞的可能，有人形象稱信息空間中的根本單位比特將像物理世界中的根本單位一樣原子一樣是看得見、摸得著的?！玻病匙园l(fā)交互自發(fā)的交互是指物理空間和信息空間之間無需人的干預(yù)的交互，即其中任一個空間的狀態(tài)的改變可以引起另一個空間狀態(tài)的改變，同時物理空間和信息空間。主要表現(xiàn)在：信息空間的狀態(tài)改變映射到物理空間中，其最主要的形式是數(shù)字化的信息可以無縫的疊加到物理空間上；信息空間也可以自動地感知物理空間中狀態(tài)的變化，從而改變相應(yīng)對象的狀態(tài)或觸發(fā)某些事件。位置、身份、時間是目前研究的最多的幾種上下文信息。比方、手持移動設(shè)備可以到達一個場所時，自動獲得這個物理環(huán)境中可以利用的各種效勞和接口。對上下文的感知可以分為兩類：傳感器和多模態(tài)感知接口。例如歐盟的ＴＥＡ方案就是通過日常器具如咖啡杯、家具、等中嵌入傳感器來實現(xiàn)物理空間的上下文的感知的。１．２．３智能空間的功能和效勞美國國家標準和技術(shù)研究院〔ＮＩＳＴ〕給出的智能