《物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理》課件第四章 物聯(lián)網(wǎng)的智能信息處理-第二節(jié)checked

目錄4123基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法0信息融合技術(shù)粗糙集信息處理5信息的跨系統(tǒng)交互信息處理的定義與目標(biāo)4.2信息的跨系統(tǒng)交互4.2.1信息交互1.信息交互的定義所謂信息交互定義為：發(fā)出和接收信息的過程。是指自然與社會各方面情報、資料、數(shù)據(jù)、技術(shù)知識的傳遞與交流活動。信息源信息傳遞的通道或網(wǎng)絡(luò)接收者信息反饋噪音信息的交互過程2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的特點a.用戶廣泛性b.交互主動性c.過程復(fù)雜性14.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型用戶

信息查詢事件檢測內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)節(jié)點感知數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息高層語義信息組織存儲網(wǎng)內(nèi)處理網(wǎng)絡(luò)人機(jī)交互用戶匯聚節(jié)點簇頭節(jié)點路由節(jié)點一般節(jié)點控制信息傳輸交互對象選擇信息感知單元運(yùn)算和存儲單元能量單元網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型圖24.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型1.用戶與網(wǎng)絡(luò)的信息交互a.控制信息的傳輸定義：是指用戶通過網(wǎng)絡(luò)提供的接口、命令和功能執(zhí)行一系列網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，以實現(xiàn)感知信息的獲取、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)測和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行維護(hù)。洪泛協(xié)議洪泛采用廣播方式傳輸信息，即每個節(jié)點將收到的信息發(fā)送給鄰居節(jié)點，直到達(dá)到設(shè)定的最大跳數(shù)。具有高可靠性。謠傳協(xié)議謠傳通過設(shè)定一定的概率閾值將收到的消息發(fā)送到較高概率的鄰居節(jié)點，以避免消息的重復(fù)發(fā)送。34.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型b.信息交互對象的選擇信息交互對象的選擇一般以任務(wù)需求、目標(biāo)區(qū)域覆蓋以及能量有效作為目標(biāo)約束。任務(wù)需求一般通過定義節(jié)點、局部網(wǎng)絡(luò)或整個網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)執(zhí)行效用函數(shù)來衡量任務(wù)的完成程度，并以此作為節(jié)點選擇的優(yōu)化目標(biāo)。目標(biāo)區(qū)域覆蓋以信息交互目標(biāo)區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)覆蓋為約束，通過優(yōu)化的方式選擇節(jié)點。能量有效能量有效的對象選擇方法，以選擇的節(jié)點集合能量負(fù)載均衡和網(wǎng)絡(luò)生存期延長為約束目標(biāo)。44.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型圖2.網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的信息交互網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)容的信息交互：

主要指以網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施為載體的內(nèi)容生成和呈現(xiàn)。外部存儲：所有感知數(shù)據(jù)都匯集到匯聚節(jié)點并存儲。局部存儲：將感知數(shù)據(jù)保存在感知節(jié)點本地。以數(shù)據(jù)中心存儲：按照某種規(guī)則將數(shù)據(jù)分布式保存在網(wǎng)絡(luò)中的某些節(jié)點上。數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)組織數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中被組織成四分樹結(jié)構(gòu)的金字塔，形成從底層到頂層，由具體到概括的數(shù)據(jù)存儲形式，這種形式可以提供多分辨率的數(shù)據(jù)存儲和訪問。53.用戶與內(nèi)容的信息交互4.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型信息查詢：用戶發(fā)出查詢請求，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)數(shù)據(jù)組織和存儲結(jié)構(gòu)選擇相應(yīng)節(jié)點執(zhí)行查詢?nèi)蝿?wù)，并將查詢結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)反饋給用戶。事件檢測：就是從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提取事件信息，檢測事件變化，獲取重要事件的發(fā)生情況。用戶與內(nèi)容的信息交互是指用戶根據(jù)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的存儲組織和分布特性，通過信息查詢、事件檢測等方法，從網(wǎng)絡(luò)獲取用戶感興趣的信息。64.2.2物聯(lián)網(wǎng)信息交互模型4.研究熱點能量有效問題早期感知節(jié)點的能耗問題研究。面向特定應(yīng)用或協(xié)議的能耗問題研究。宏觀上研究整個網(wǎng)絡(luò)的能效平衡和網(wǎng)絡(luò)生存期。移動網(wǎng)絡(luò)的信息交互問題節(jié)點的移動性帶來的不確定性網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和路由會時變性信息交互的安全問題加密和密鑰管理安全路由協(xié)議數(shù)據(jù)融合安全隱私保護(hù)和存取控制74.2.3信息的跨系統(tǒng)交互1.物聯(lián)網(wǎng)中信息跨系統(tǒng)交互的挑戰(zhàn)多源異構(gòu)信息的交互信息的異構(gòu)特征信息感知的目標(biāo)不同感知信息的內(nèi)容不同數(shù)據(jù)采樣的頻率不同數(shù)據(jù)的表示方式不同數(shù)據(jù)的生存周期不同在信息有效統(tǒng)一表達(dá)的基礎(chǔ)上，信息交互的有效適配問題：有效統(tǒng)一的表達(dá)實現(xiàn)高效存儲、交換、查詢、共享。信息形式元數(shù)據(jù)知識學(xué)習(xí)和高層語義統(tǒng)一描述達(dá)到信息交互的語義互操作。語義知識交互對象的適配問題效能適配問題權(quán)限適配問題84.2.3信息的跨系統(tǒng)交互1.物聯(lián)網(wǎng)中信息跨系統(tǒng)交互的挑戰(zhàn)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的信息交互多媒體感知網(wǎng)絡(luò)的信息交互諸如智能交通、環(huán)境監(jiān)測、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，面臨大范圍的持續(xù)信息交互。需考慮能量有效、負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)延遲、吞吐量等問題。待解決的問題：多源異構(gòu)多媒體信息同步異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的交互協(xié)同基于多媒體的分布式事件檢測一般的無線感知網(wǎng)絡(luò)多媒體感知網(wǎng)絡(luò)獲取監(jiān)測目標(biāo)的標(biāo)量數(shù)據(jù)信息含量少、靈活性差采集環(huán)境的視頻、聲音、圖像直觀豐富，復(fù)雜高維94.2.3信息的跨系統(tǒng)交互2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

軟件協(xié)同服務(wù)技術(shù)軟件協(xié)同服務(wù)技術(shù)的核心是通過克服不同系統(tǒng)構(gòu)建所采用的實現(xiàn)語言、運(yùn)行環(huán)境和基本模式的差異，實現(xiàn)信息服務(wù)系統(tǒng)相互通信和協(xié)作，完成某一特定任務(wù)。中間件通過網(wǎng)關(guān)、封裝件、中介系統(tǒng)、全局模式轉(zhuǎn)換等，在各個系統(tǒng)的外部提供轉(zhuǎn)換和協(xié)調(diào)機(jī)制以掩蔽差別SOA主要應(yīng)用于服務(wù)組合、服務(wù)協(xié)同和服務(wù)管理方面網(wǎng)絡(luò)技術(shù)核心是資源的共享與集成，旨在協(xié)同多種資源解決復(fù)雜的科學(xué)問題104.2.3信息的跨系統(tǒng)交互2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

元數(shù)據(jù)技術(shù)隨著大規(guī)模存儲系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，存儲容量也從TB到PB甚至EB級別，在這種海量數(shù)據(jù)中查找信息和管理文件變得異常困難。元數(shù)據(jù)是：關(guān)于數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)資源的信息管理控制信息……元數(shù)據(jù)是一種編碼體系，根據(jù)某種標(biāo)準(zhǔn)對元素進(jìn)行編碼。它為數(shù)字化信息資源建立了一種可以理解的框架，一經(jīng)建立便可共享。描述性元數(shù)據(jù)描述信息資源的主題和內(nèi)容特征結(jié)構(gòu)性元數(shù)據(jù)描述數(shù)字、信息資源的內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲控制性元數(shù)據(jù)描述信息資源的產(chǎn)權(quán)特征和使用權(quán)限評價性元數(shù)據(jù)描述和管理數(shù)據(jù)在信息評價體系中的位置114.2.3信息的跨系統(tǒng)交互元數(shù)據(jù)技術(shù)元數(shù)據(jù)解決的問題描述互操作數(shù)據(jù)管理訪問控制資源發(fā)現(xiàn)內(nèi)容分級認(rèn)證管理大量低網(wǎng)路帶寬數(shù)據(jù)支持有效的信息資源發(fā)現(xiàn)與檢索異構(gòu)信息資源的集成與共享控制限定檢索信息海量的數(shù)據(jù)中，利用多維元數(shù)據(jù)實現(xiàn)復(fù)雜查詢，縮短響應(yīng)時間，這對于用戶或管理者查找和管理文件，以及決策支持都有重要的意義。元數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)信息檢索中的作用：2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

124.2.3信息的跨系統(tǒng)交互語義網(wǎng)絡(luò)2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

從邏輯學(xué)和語言學(xué)的角度來講，所謂的語義指的是一個描述或一個詞匯（或不嚴(yán)格地說，一個概念）與它所要表達(dá)的在客觀或主觀世界上所對應(yīng)的一個實體所建立的一種聯(lián)系。指稱性唯一性關(guān)聯(lián)性語義網(wǎng)(SemanticWeb)核心思想：給網(wǎng)絡(luò)信息賦于確切定義的意義，即語義。語義提供能被計算機(jī)“理解”的數(shù)據(jù)邏輯分析與語義表示的維度網(wǎng)那些語義數(shù)據(jù)不是孤立存在的，而是彼此互連數(shù)據(jù)連接的維度134.2.3信息的跨系統(tǒng)交互語義網(wǎng)絡(luò)——三大關(guān)鍵技術(shù)2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

XMLeXtensible

MarkedLanguage，可擴(kuò)展標(biāo)記語言?？梢宰屝畔⑻峁┱吒鶕?jù)需要，自行定義標(biāo)記及屬性名，從而使XML文件的結(jié)構(gòu)可以復(fù)雜到任意程度。RDFResourceDescriptionFramework,資源描述框架，用來描述資源及其之間關(guān)系的語言規(guī)范。具有簡單、易擴(kuò)展、開放性、易交換和易綜合等特點。Ontology本體或本體論，包括分類和一套推理規(guī)則。分類，用于定義對象的類別及其之間的關(guān)系；推理規(guī)則，則提供進(jìn)一步的功能，完成語義網(wǎng)的關(guān)鍵目標(biāo)即“機(jī)器可理解”。14154.2.3信息的跨系統(tǒng)交互語義網(wǎng)絡(luò)2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

基于本體的語義互操作框架圖154.2.3信息的跨系統(tǒng)交互語義網(wǎng)絡(luò)2.物聯(lián)網(wǎng)信息交互的相關(guān)支撐技術(shù)

任何信息系統(tǒng)都需要數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)表示要獨(dú)立于具體的應(yīng)用和平臺，以保證最大程度地可重用；采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)概念表示以保證數(shù)據(jù)表示獨(dú)立于具體系統(tǒng)；數(shù)據(jù)應(yīng)能描述網(wǎng)絡(luò)資源；數(shù)據(jù)應(yīng)提供初步的推理支持。共享元素語義正式語義互操作語法描述級互操作描述綱要及互操作元數(shù)據(jù)方案的語義互操作程度164.2.3信息的跨系統(tǒng)交互3.面向服務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)信息共享基于共享空間的數(shù)據(jù)共享模式共享空間是任何授權(quán)用戶都可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問的邏輯空間，在物理上可能以分布式的結(jié)構(gòu)存在。共享空間中的兩類元數(shù)據(jù)目錄分別用來存放信息產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)化元數(shù)據(jù)和發(fā)現(xiàn)元數(shù)據(jù)信息，確保信息資源的可理解和可發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)內(nèi)容倉庫存放信息資源的具體內(nèi)容，并且提供數(shù)據(jù)訪問的服務(wù)接口。17