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1、可穿戴计算的 Context Aware,哈尔滨工业大学 杨孝宗,一. Context和Context Aware,1.Context,1994.美国哥伦比亚大学. Schilit Bill N. “附近的人、物、位置、标识” 1997.美国. Brown Peter J. “用户周围人的位置、标识、时间、季节、温度等” 1998.美国.Ryan Nick. “用户的位置、环境、身份、时间”,比较认可的:,2000.美国. Anind.K.Dey “Context 是一种信息输入,该信息可以是任一种描述与用户及其应用相关的环境实体的信息,包括人物、地点、时间、物体等。”,特定的Context类
2、型: 位置、身份、时间、活动. 可回答: Who,What,When,Where. 还可做其他信息的Context 信息源 例如:知道人的身份- 可知:地址,电话号,E-mail,出生日期,好友列表,与其他人关系,2. Context 分类,按传感器分类: 底层Context: 位置、方向、声场、静态数据,用户Context记录. 高层Context: (借助多传感器,底层传感器)用户行为,情感,趋向. 按移动相关性分类: 主动Context: 影响移动应用的行为 被动Context: 对移动应用影响不大的行为,3. Context Aware,2000.美国.Anind.K.Dey “Con
3、text Aware是一种应用系统,该应用系统利用Context向用户主动提供与用户任务相关的信息和服务。”,4. Context Aware研究中的问题,Context的获取来自非传统设备 Context很少来自键盘鼠标 如: 移动设备:在室外GPS获位置信息. 在室内Video获图像,Context 必须被抽象出来 如GPS可获得坐标. 导游需要抽象成高层信息:街道,建筑名称等等。 Context可能从多重分布不同类的资源中得到室内用户位置跟踪- 收集多个传感器信息 有的传感器信息不确定性,Context是动态的 环境的变化必须能被实时发现、应用 数据的隐蔽性问题 What :什么样的信息
4、可以被收集 Who:谁可以访问这些信息 How:多大的信息可以存储,用户如何选择可用数据,5. Context Aware的特点,提高人机交互效率,更好理解用户效率 提高新型应用和服务,隐含人机交互 优化信息供应,自动过滤无关信息,解决信息泛滥,信息缺乏,二. 可穿戴计算的Context Aware体系结构,1.可穿戴计算的Context Aware应用,主动提醒服务 基于位置的信息查询服务 查询位置相关的信息 如飞机维修中:根据维修部位提供维修示例,技术手册 定位导航服务 由定位,得出电子地图中用户的位置、明确目标,生成最佳航线 信息收集服务 通过各种传感设备和计算机采集各种信息,并可完成处
5、理、存储、传输,. 可穿戴计算的Context Aware体系结构,物理传感器层 逻辑传感器层 Context层 应用层,三. 可穿戴计算的Context Aware 的应用,1.应用方式以应用网络可分为两类,Client-Server 方式 无线自组网方式,(1) Client-Server方式,(2)无线自组网方式,网络节点间的组网- 无线自组网络(移动网) 无主中心节点 节点自身即为路由器 解决共享无线信道的控制问题 多跳式访问,穿戴机间互通信息,穿戴机间互通信息,2. 应用方式以服务内容主要可分为三类,基本服务 推断服务 基于Agent服务,(1) 基本服务,定位服务: GPS、双星、
6、电子罗盘、加速度仪 人体生理检测 维修系统中,零件的位置 环境监测 上下级及同伴间的互通,(2) 推断服务,推断某一活动的困难程度 某一位老人的生理活动量 不同形式的匹配(位置、行为、技巧水平) 故障点在哪里,(3) 基于Agent的服务,通知Agent 例如. 一个用户通过了所希望的工作,通知他。 提醒Agent 例如. 一个用户有可能错过一个重要会议,事先及时提醒他。 建议Agent 例如. 建议一个用户他有条件,并且是希望参加的活动。,3.应用方式按数据改变的时间率,可分为如下三种:,(1)缓慢变化的过程(procedure) 例如:辅助维修系统,大量的缓慢变化的信息描述其操作过程。 典
7、型要求 约10页文字和图解。 中心信息的改变 一周一次 (2)工作定单(work order) 例如:加工或维修者接到任务清单. 描述任务:图解、文本。 数据一天改变一次,1小时改变1次。 (3)交互式服务(collabration) 例如:一个帮助柜台的有经验的咨询员.通过声、图、文及时为多人提供帮助。 数据在1分1分地改变,有时1秒1秒地改变 例如. 军用系统 更为典型,4.两个典型的可穿戴计算的应用,( 1 ) 辅助维修系统 如: CMU的Vuman. 现场维修,远程维修 ( 2 ) 军用系统 如:美国的“21世纪陆地勇士系统” 特种作战,多角度发射 体现了上述的应用方式, Contex
8、t Aware系统的结构。,四.可穿戴计算机挑战PC机,“凡有助于缩小人机隔阂的技术和产品都将具有极强的生命力” (汪成为院士为第一届可穿戴计算机技术会议论文集所作序言) 可穿戴计算技术适应了社会发展的需求,它突出了“人机合一,以人为本”的特点,缩小了人机隔阂。因此,它得到了飞速的发展。,1.人机关系的演变,50年代: 小型机,中、大型机 输入:按钮,穿孔纸带 输出:指示灯,打孔输出纸带 操作:按钮,开关,双手 70-90年代: PC机,巨型机 输入:键盘,鼠标,语言,摄像,网络(有线) 输出:显示器,打印机,网络(有线) 操作:键盘,鼠标,双手,2000年以来: 可穿戴计算,普适计算 输入:
9、语言,图像,文字,操作钮,无线自组网 输出:语言,图像,文字,无线自组网,2. 需求引导着变革,社会的需求,. 技术推动变革,技术的进步加速了可穿戴计算机的发展,也加速了PC机霸主地位的垮台。 (1)无线自组网络系统技术(多跳网) 解决了: 无处不在 网络拓扑结构变化 通信机制变化 等问题 (2)Soc技术 解决了:计算机各设备模块的 微小化 低功耗 等问题,(3)数据库管理技术 解决了:移动状态下的数据管理 (4)高效能源技术(例如聚合锂电池) 解决了:系统的自主性、可移动性 (5) 多种高速率强绕射能力无线通信设备 解决了:无线网络通信,(6) 高精度微小型卫星定位技术 解决了:精确定位问题 (7)高性能多媒体设备技术 解决了:紧密的人机交互问题 (8) 嵌入式系统软件技术 解决了:高性能、实时系统的实现,4.种种迹象表明这种变革正在发生,(1)手机的微小型化、高性能趋势,手机,必将很快的问世,(2)军用穿戴计算机的快速发展,大量应用,(3)无线上网技术的发展和普及 (4)手持机、手持终端的高性能和微小型化 特点: 微小型化 多媒体处理能力 无线通信能力 高处理能力,以可穿戴计算技术的发生和发展给人们一种启示: 传统PC机的寿命不长了!,