【摘要】： 從主機時代,到個人計算機時代,再到今天移動計算時代,計算機已經(jīng)不再只是一種人們在桌面上看到的龐然大物,越來越多的傳感器、嵌入設(shè)備出現(xiàn)在我們生活環(huán)境當中,它們體積很小,擁有很強的計算能力,經(jīng)常在我們意想不到或者難以進入的地方為我們提供信息服務(wù)。嵌入式設(shè)備、傳感器技術(shù)、RFID技術(shù)以及各種無線連接方案的日益成熟為越來越多的設(shè)備之間直接的交互提供了技術(shù)支撐,這些基礎(chǔ)技術(shù)的進步逐步將信息技術(shù)的發(fā)展引向威瑟提出的普適計算。普適計算描繪了未來以人為中心的智能計算環(huán)境,計算設(shè)備與物理環(huán)境有機的集成在一起,在這樣一個環(huán)境中,人們能夠像用筆寫字一樣使用計算服務(wù),人們只需要把注意力集中在他們要做的事情本身,而不是作為工具的計算機。這樣一個嶄新的計算模式受到各界的廣泛關(guān)注。麻省理工、卡耐基梅隆、伊利諾伊斯大學(xué)、加州理工伯克里分校、微軟、惠普、IBM等著名高校與企業(yè),紛紛開展了普適計算相關(guān)的研究工作,建立了Oxygen、Aura、One.World、Whale等各種試驗系統(tǒng)。但是目前的試驗系統(tǒng)主要還是集中在普適性方面的研究,一方面,他們多數(shù)僅僅重復(fù)威瑟提出的智能辦公這樣一個簡單的場景,另一方面,現(xiàn)有的試驗系統(tǒng)研究重點在于圍繞單個用戶實現(xiàn)背景感知、多通道信息獲取與呈現(xiàn)等相對流程固定的應(yīng)用。 為了實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)適應(yīng)性,Oxygen、Aura、One.World等采用任務(wù)抽象等方法,通過反射機制實現(xiàn)普適環(huán)境下系統(tǒng)的可配置服務(wù)。無論是Aura采用的LuaOrb語言,還是Whale中采用的XML語言,都只是集中在程序集層次上的可配置,很少把研究的重點放在如何從規(guī)范說明書開始就實現(xiàn)系統(tǒng)的可配置性。程序集層級的可配置通過運行前的動態(tài)組合與配置實現(xiàn)應(yīng)用擴展,不能滿足普適計算環(huán)境下以用戶為中心,面向任務(wù)的需要。普適計算以用戶為中心、面向任務(wù)、背景感知的特點決定了我們無法為整個系統(tǒng)設(shè)計完整的需要規(guī)范,從而進行系統(tǒng)開發(fā)。尤其對于世界杯、奧運會、世博等大型社會活動來說,大量的人機交互和需求各異性存在。在這樣一個環(huán)境中設(shè)計系統(tǒng)具有非常大的挑戰(zhàn)性,一方面,人們并不是很清楚地知道需要提供怎樣的系統(tǒng)服務(wù),我們還很難想象普適計算的“任何地方、任何時間、任何設(shè)備”都能獲取服務(wù)意味著給我們的生活帶來怎樣的巨大變化。另一方面,設(shè)計系統(tǒng)與運行系統(tǒng)往往有很大的差異,因為在設(shè)計系統(tǒng)的時候,人們無法確知有多少人、多少設(shè)備、多少服務(wù)將會參與到這個系統(tǒng)中來。 場景作為一種有效的表達人們對于系統(tǒng)功能需求的非形式化描述手段,可以通過頭腦風(fēng)暴、角色游戲等各種參與方法讓人們勾勒出系統(tǒng)的輪廓。場景具有的面向任務(wù)特性使得其適合在普適計算環(huán)境下用于描述用戶需求。針對普適計算環(huán)境的特點,我們尋求采用場景作為從需求層實現(xiàn)系統(tǒng)配置的解決方法,以期通過動態(tài)組合不同的場景滿足不同用戶的需求。 本文提出一個基于場景的可配置系統(tǒng)架構(gòu),通過使用場景來建立任務(wù)的片斷描述,并以之作為功能實現(xiàn)基礎(chǔ),通過動態(tài)組合的方式滿足普適環(huán)境下動態(tài)的需求變化。作為這個架構(gòu)的基礎(chǔ),我們提出了一個參與式設(shè)計方法,通過統(tǒng)一設(shè)計接口,讓專家、用戶與運營商等系統(tǒng)干系人(Stakeholder)共同參與到系統(tǒng)設(shè)計中去。在整個研究中,我們關(guān)注于系統(tǒng)如何滿足個性需求的動態(tài)變化和在大量人機交互的情況下,如何通過智能代理減少直接交互。在介紹設(shè)計方法之前,我們首先介紹了一個人與代理交互的描述語言,通過標準化語法,將人們的需求通過行為描述、說明、形式化等步驟轉(zhuǎn)化為標準的描述腳本,克服場景非形式化的弱點。這些腳本可以作為獨立的服務(wù)內(nèi)容存在,也可以將不同的腳本組合起來,實現(xiàn)不同的系統(tǒng)功能。而且,由于腳本與腳本中的功能實現(xiàn)代碼分開,可以實現(xiàn)需求層級開始的系統(tǒng)配置。 基于場景的設(shè)計方法中,將系統(tǒng)模型拆分為專業(yè)模型和設(shè)計模型。專業(yè)模型是由具有專業(yè)知識和經(jīng)驗的領(lǐng)域?qū)＜�、系統(tǒng)使用者、系統(tǒng)運營者通過標準的人機交互設(shè)計接口,在場景設(shè)計人員的幫助下完成創(chuàng)建場景的過程。專業(yè)模型與實現(xiàn)代碼分開,與實現(xiàn)語言無關(guān),很好的抽象了人們的功能需求、協(xié)作協(xié)議等等。而計算機專家與程序設(shè)計人員,則根據(jù)技術(shù)需要,設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)、軟件模塊之間的通訊協(xié)議等等。場景作為具有背景感知功能的獨立單元存在。場景與場景之間可以通過形式化方法進行驗證后組合在一起,滿足不同的應(yīng)用需求。在pi演算的基礎(chǔ)上引入互連接(bilink)和兼容性關(guān)系,我們定義了場景組合的形式化描述。 為了完成設(shè)計與實現(xiàn)之間的銜接,我們設(shè)計實現(xiàn)了一個與FIPA標準兼容的多代理開發(fā)平臺describer。它除了具有FIPA標準的AMS、DF、MTS之外,還具有解析場景與功能代碼綁定機制的模塊,保證其在動態(tài)、分布式環(huán)境中使用。 奧運會、世博上海等大型的社會活動中強大而豐富的網(wǎng)絡(luò)和硬件條件為在一個室外的廣域范圍內(nèi)建立普適計算環(huán)境提供了保障。我們將提出的模型和框架應(yīng)用在Demand Bus實驗平臺基礎(chǔ)上,設(shè)計實現(xiàn)了一個上海地區(qū)的Demand Bus服務(wù)原型模擬系統(tǒng),通過與Noda等人試驗的比較來驗證我們方法的正確性。在對比試驗中,我們通過改變場景文件實現(xiàn)協(xié)議修改,在不改變代碼情況下考察不同的行為模型。同時通過場景文件的組合,可以實現(xiàn)demand bus服務(wù)與其他服務(wù)的組合。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TP302

【引證文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 呂繼東;列車運行控制系統(tǒng)分層形式化建模與驗證分析[D];北京交通大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 張健;普適環(huán)境下一種分布式可靠服務(wù)組合機制研究[D];上海交通大學(xué);2010年

2 林敏;基于RFID和WSN的智能環(huán)境服務(wù)組合技術(shù)研究與實現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2011年

3 曹林春;異構(gòu)普適環(huán)境的信息推薦[D];上海交通大學(xué);2009年

本文編號：2728751