普适计算
普适计算（Ubiquitous computing（ubicomp）、pervasive computing），又称普存计算、普及计算、遍布式计算、泛在计算，是一个强调和环境融为一体的计算概念，而计算机本身则从人们的视线里消失。在普适计算的模式下，人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理。
普适计算（Pervasive 或 Ubiquitous Computing）是计算领域的一股新浪潮。其主要思路是基于网络空间、物理空间以及抗干扰计算的融合。它涵盖了计算机科学相当广泛的领域。这方面的科研任务是要解决一些基本问题并开发关键技术，其中包括软件基础设施，上下文感知，及自然多模态用户交互。这也是国家短期和中长期发展规划所关注的问题。
所谓普适计算指的是，计算机在任何一个地方都可以存在，尤其是在从周围的物品上给我们提供所需要的信息。无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式；无论何时何地，只要需要，就可以通过某种设备访问到所需的信息。
在普适计算时代，计算机主要不是以单独的计算设备的形态出现，而是采用将嵌入式处理器、存储器、通信模块和传感器集成在一起，以信息设备的形式出现。这些信息设备集计算、通信、传感功能于一身，能方便地与各种设备结合在一起。
不仅如此，信息设备还可以非常廉价地通过无线网络与互联网连接，并按照用户的个性需求进行定制，以嵌入式产品的方式呈现在人们的工作和生活中。这些产品可以是手持的，或者是可穿戴的，甚至是以与人们日常生活中所碰到的器具融合在一起的多样形式体现。结果是，由通信和计算机构成的信息空间将与人们的生活和工作的物理空间融为一体。
普适计算是一个涉及研究范围很广的课题，包括分布式计算、移动计算、人机交互、人工智能、嵌入式系统、感知网络以及信息融合等多方面技术的融合。
一、普适计算提出
普适计算最早起源于1988年Xerox PARC 实验室的一系列研究计划。在该计划中美国施乐（Xerox）公司PARC研究中心的Mark Weiser首先提出了普适计算的概念。1991年Mark Weiser在《Scientific American》上发表文章“The Computer for the 21st Century” ，正式提出了普适计算（ubiquitous computing）。Mark Weiser指出：
“The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it.”1999年，IBM也提出普适计算（IBM称之为pervasive computing）的概念，即为无所不在的，随时随地可以进行计算的一种方式。跟Weiser一样，IBM也特别强调计算资源普存于环境当中，人们可以随时随地获得需要的信息和服务。
1999年欧洲研究团体ISTAG提出了环境智能（Ambient Intelligence）的概念。其实这是个跟普适计算类似的概念，只不过在美国等通常叫普适计算，而欧洲的有些组织团体则叫环境智能。二者提法不同，但是含义相同，实验方向也是一致的。
二、普适计算的核心思想
科学家表示，普适计算的核心思想是小型、便宜、网络化的处理设备广泛分布在日常生活的各个场所，计算设备将不只依赖命令行、图形界面进行人机交互，而更依赖“自然”的交互方式，计算设备的尺寸将缩小到毫米甚至纳米级。在普适计算的环境中，无线传感器网络将广泛普及，在环保、交通等领域发挥作用；人体传感器网络会大大促进健康监控以及人机交互等的发展。各种新型交互技术（如触觉显示、OLED等）将使交互更容易、更方便。
三、普适计算的目的
普适计算的目的是建立一个充满计算和通信能力的环境，同时使这个环境与人们逐渐地融合在一起。在这个融合空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化服务。在普适计算环境下， 整个世界是一个网络的世界， 数不清的为不同目的服务的计算和通信设备都连接在网络中， 在不同的服务环境中自由移动。
四、普适计算的特点
普适计算的含义十分广泛，所涉及的技术包括移动通信技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统技术及软件技术等。间断连接与轻量计算（即计算资源相对有限）是普适计算最重要的两个特征。普适计算的软件技术就是要实现在这种环境下的事务和数据处理。在信息时代，普适计算可以降低设备使用的复杂程度，使人们的生活更轻松、更有效率。实际上，普适计算是网络计算的自然延伸，它使得不仅个人电脑，而且其它小巧的智能设备也可以连接到网络中，从而方便人们即时地获得信息并采取行动。
目前，IBM已将普适计算确定为电子商务之后的又一重大发展战略，并开始了端到端解决方案的技术研发。IBM认为，实现普适计算的基本条件是计算设备越来越小，方便人们随时随地佩带和使用。在计算设备无时不在、无所不在的条件下，普适计算才有可能实现。
科学家认为，普适计算是一种状态，在这种状态下，iPad等移动设备、谷歌文档或远程游戏技术Online等云计算应用程序、4G或广域Wi-Fi等高速无线网络将整合在一起，清除“计算机”作为获取数字服务的中央媒介的地位。随着每辆汽车、每台照相机、电脑、每块手表以及每个电视屏幕都拥有几乎无限的计算能力，计算机将彻底退居到“幕后”以至于用户感觉不到它们的存在。
五、面临的挑战
1、移动性问题在普适计算时代，大量的嵌入式和移动信息工具将广泛连接到网络中，并且越来越多的通信设备需要在移动条件下接入网络。移动设备的移动性给 IPv4 协议中域名地址的唯一性带来麻烦。普适计算环境下需要按地理位置动态改变移动设备名，IPv4 协议无法有效解决这个问题， 为适应普适计算需要网络协议必须修改或增强。作为 IPv6 的重要组成部分， 移动连接特性可以有效地解决设备移动性问题。我国南方正在构建4G网络可以更好地提供数据传输，例如我国的物联网联盟这方面发展的就很好，有很多倡议。
2、融合性问题普适计算环境下，世界将是一个无线、有线与互联网三者合一的网络世界，有线网络和无线网络间的透明链接是一个需要解决的问题。无线通信技术发展日新月异， 如 3G，GSM，GPRS，WAP，Bluetooth，802.11i 等层出不穷，加上移动通信设备的进一步完善， 使得无线的接入方式将占据越来越重要的位置， 因此有线与无线通信技术的融合就变得必不可少。而我国随着移动设备技术的提高，最广泛的是安卓系统，目前电信等也有了高速发展。
3、安全性问题普适计算环境下，物理空间与信息空间的高度融合、移动设备和基础设施之间自发的互操作会对个人隐私造成潜在的威胁；同时，移动计算多数情况下是在无线环境下进行的，移动节点需要不断地更新通信地址， 这也会导致许多安全问题。这些安全问题的防范和解决对 IPv4 提出了新的要求。
六、发展预计
2010年6月份，微软开始将windows7的云计算能力作为卖点；谷歌公司也宣布Chrome操作系统比传统的操作系统更像网页浏览器。工业分析机构IDC预测，在2011年，移动设备的销量将超过计算机的销量。种种迹象表明，阻止人们从“个人电脑时代”跳跃到“普适计算时代”的主要壁垒已经倒塌。曾任施乐公司帕洛阿尔托研究中心研究员的约翰·史立·布朗表示，现在一切准备就绪，普适计算已向我们走来。普适计算是一个世界，在这个世界中，计算机遍布在我们周围，但我们意识不到它们的存在。而且，随着数字设备润物细无声地遍布在我们身边，并被赋予如此强大的计算能力，普适计算也使数据收集达到前所未有的规模。
如果有了普适计算，所有现代汽车都配备的计算机芯片就会向中央程序提交有关实时路况的信息，为其他驾驶员所享用。另外，普适计算将大大减少普通消费者购买数字设备和处理任务的成本。在远程数据中心为云计算提供动力的处理器和硬盘驱动器可以为消费者使用，减少了他们购买这些设备所需的开销，消费者每个月只需支付网费，电视和汽车也将取代昂贵的电子产品。显然，在目前这个人们仍然会偶然遇到座机、传真机的世界中，仅仅拥有普适计算的技术还无法保证它自动地被广泛地应用于日常生活中。在2011年或未来几年，许多技术进步将成为普适计算革命广泛扩散的基础。而我国在十八大之后也开始发展智能物联网，普适计算在我国应用将十分广泛。
七、研究力量
普适计算的思想最早由已故的前Xerox PARC首席科学家Mark Weiser在1991年提出。这一思想从20世纪90年代后期开始得到广泛关注和接受，许多相关的研究计划纷纷启动，目前已成为国际上一个蓬勃发展的研究热点。目前，推动普适计算研究的力量来自三个方面：学术界、政府部门和产业界。
学术界
1、以普适计算为背景的研究计划广泛开展从20世纪90年代中后期开始，绝大多数美国和欧洲的知名大学和研究所都启动了相关的计划。美国的MIT、CMU、Stanford、UC Berkeley、UIUC、GIT，德国的GMD、University of Karlsruhe，英国的Cambridge、Lancaster等都开展了相关的研究。
2、相关学术会议大量召开目前已经形成了每年召开的两个国际会议系列，即1999年开始的UbiComp会议和从2000年开始的Pervasive Computing会议。此外，在20世纪90年代中期，其他各种形式的普适计算会议也已经召开了数十个，其中一部分以Workshop的形式在一些重要的学术会议上召开，如伴随CHI 97召开的“Ubiquitous Computing： The Impact on Future Interaction Paradigms and HCI Research”。
3、学术刊物广泛发行国际上目前已经发行了两种专门针对普适计算的期刊，即1997年创刊的《Personal and Ubiquitous Computing》和2001年创刊的《IEEE Pervasive Computing》。其他一些重要期刊也发行过相关的专刊，如1999年的《IBM Systems Journal Special Issue on Pervasive Computing》，2001年的《Special Issue of IEEE Personal Communications on Pervasive Computing》等。
政府部门
美国的DARPA、NSF、NIST都对普适计算研究提供了资助， DARPA专门设立了Ubiquitous Computing科目并资助了5个相关研究计划，分别是MIT的Oxygen、CMU的Invisible Computing（Aura）、OGI和GIT的InfoSphere、UC Berkeley的Endeavor和University of Washington的Portolano。在欧洲，由政府部门资助的项目有European Commission下IPTS资助的Ubiquitous Computing in Europe 计划、英国EPSRC资助的Equator计划等。
产业界
20世纪末IT业突显的疲软使IT巨头们认识到桌面计算已经进入了发展的平稳期，促进产业继续发展的希望就落在普适计算上。因此，IBM、微软、Sun、HP、AT&T、Sony、Accenture等公司纷纷投入巨资开展普适计算方面的研究。其中，IBM是普适计算的积极鼓吹者，其属下的研究院专门开展了相应研究，普适计算的概念甚至已经进入该公司的产品营销层面。微软研究院也开展了Easy Living计划，研究普适计算的关键问题和应用，比尔·盖茨本人也多次声称：“PC时代仅仅是人类数字时代的摇篮期，未来将出现各种各样的数字和计算设备。”另外，美国也已经出现了许多以普适计算中的关键计算技术为依托的新兴计算机公司。
与物联网的区别联系
在当今中国是个非常热门的词汇，然而到目前为止，国际上并没有形成一个关于“物联网”的明确的通用官方定义。相对权威的物联网（Internetofthings）描述来源于ITU的《ITU互联网报告2005：物联网》。在这个报告中，ITU将“物联网”形容成为一个无所不在的，在任何时间、任何地方，任何人、任何物体之间都可以相互连接的计算及通信网络。对比泛在计算的内涵描述，可以发现，物联网其实包含着很深的泛在计算理念，两者既有虚的一面，也有实的一面。物联网强调泛在计算实的一面，因此，物联网更像是泛在计算的一种具体应用。
而泛在网则更关注泛在计算虚的一面。它以哲学的方式描述基于互联网的未来社会场景，明确获得服务的主体是个人和社会，它告诉人们在互联网的基础上，人们可以做哪些事情，可以获得哪些服务。
普适计算的实现是依赖于物联网基础设施的构建，物联网通过布置各种感知设备（如传感器，电子标签等）来获取环境信息，并且通过通信模块实现信息的传递；而普适计算是通过通信模块主动发现可以通信的设备，通过主动交换信息，来实现信息的获取和共享。普适计算更加强调设备与设备之间通信的主动性，而物联网则更加强调对周围环境的感知，二者是对同一系统不同层次的重点研究。
附：普适计算如何改变我们的生活？
2016-09-20 来源：光明网
光明网讯（记者周洪双）9月19日下午，中国计算机学会（CCF）普适计算（UbiComp）专业委员会举办走进企业活动。在位于北京中关村的智能硬件体验展厅——硬蛋空间，来自高校科研院所、企业研究院的计算机领域专家、智能硬件相关专业人士围绕可穿戴设备、智能机器人等前沿技术进行深入的交流与讨论。
在当天讨论的现场，有许多时下流行的智能设备供嘉宾体验，VR体验过山车、无人机、阿尔法机器人、智能手表……这些产品都是在中国最大的智能硬件孵化平台——硬蛋科技孵化出来的。“如何将技术变成产品，这是许多硬件创业者面临的难题。”硬蛋实验室项目及运营总监、CCF会员赵弋洋博士表示，“有很多普适计算研究的原型系统就可以通过硬蛋平台快速实习，对接到生产供应链，让智能硬件创新创业更加高效。”
“如今，许多智能硬件产品正在悄然改变我们的生活，今天大家在硬蛋空间就可以看到许多这样的产品。我们正在努力实现‘以人为中心的计算’，而不仅仅是围绕物端的计算。”中国科学院计算技术研究所研究员陈益强博士说。
“计算在生活中的应用无处不在，当你想进入房间，房门就自动打开；当你想看书，灯光就自动调亮了……真正的智能是可以感知你的需求，像‘小秘书’一样观察你的行为，并作出判断和指令。”陈益强说，“从前我们追求的是3A，即任何时间（anytime）、任何地点（any place）提供任何服务（any service）；但今天我们更加强调的是3R ，即在对的时间（right time），为对的人（right people）提供对的服务（right service），这就需要我们在各种情境之下提供出协同化精准的服务技术——它将是一种个性化的模型工作，通过一些非侵入、非干扰的感知设备收集数据，并给出个性化的解决方案，实现端到端的精准服务。”
除此之外，陈益强还特别强调智能设备的标准问题，“现在许多人都在做自己的生态链，比如很多企业都出了手环，但各自的数据是孤立的，不相通的，并且每个大公司都在做自己的标准，事实上我们希望可以看到一个开放的行业标准的出台。”针对这个问题，来自微软亚洲研究院的谢幸博士在当天的讲话中也提到了一种解决方案。“微软正在研发的聊天机器人事实上可以嫁接到任何一个平台上，让各种产品、平台拥有智慧，可以像微软聊天机器人小娜那样与人聊天。”
据谢幸介绍，基于普适计算，微软正在尝试将一些看似不相关的数据其背后的关联性挖掘出来。“比如我们此前在中科大以及电子科大做过校园电子一卡通的消费行为分析，发现那些早上去打水的同学都是学霸，通过计算，我们就可以根据学生的行为数据去预测他下一个学年的成绩。”
“当然，并不是能连上wifi、有了遥控就可以被称作是智能产品了。”硬蛋科技CTO李世博博士说，“技术追求的不是冰冷的硬件产品，而是希望通过利用像普适计算这样的技术让机器最终变成我们的‘家人’。”
“今天的物联网还停留在物理层面，而人机互联是自然交互，我们可以大胆设想每个智能产品都将拥有语音及语意识别系统，所有的智能设备都可以做到沟通、共享。”李世鹏说。
通过微观直播平台，线上线下共有300余人参与了当天的学术交流与讨论。浙江大学计算机系统工程研究所副教授、CCF普适计算专委会委员李石坚表示，未来CCF普适计算专委会将继续走进企业，与站在创新创业、智能制造最前线的技术工作者加强交流，让普适计算技术进一步惠及民生。