文档介绍：普适计算*†

吴朝晖潘纲
浙江大学计算机学院,杭州,310027
{wzh, gpan}***@zju.

1. 引言
普适计算(puting)是1991年由美国Xerox PAPC
实验室的Mark Weiser首次提出[1]的一种超越桌面计算的全新计算模式。他认为:“最伟大
的计算技术是那些消失了的技术,它们将自己融入到日常生活用品中,以至于它们从人们的
视线中消失”。普适计算具有两个关键特性:一是随时随地访问信息的能力;二是不可见性,
通过在物理环境中提供多个传感器、嵌入式设备、移动设备和其他任何有计算能力的设备,
从而在用户不察觉的情况下进行了计算、通讯、并提供各种服务,最大限度的减少用户的介
入。
普适计算这一新型的计算模式建立在分布式计算、通信网络、移动计算、嵌入式系统、
传感器以及等技术的飞速发展和日益成熟的基础上,它体现了信息空间与物理空间的融合的
趋势,反映了人们对信息服务模式的更高需求——希望能随时、随地、自由地享用计算能力
和信息服务,使人类生活的物理环境与计算机提供的信息环境之间的关系发生革命性改变。
普适计算关键在于以人为本,而不以计算机为中心,因此,普适环境中各组成元素的功能角
色将不同于桌面计算模式。此时,设备是进入应用-数据空间的门户,而不再是用户必须管
理的客户软件的存储库;应用是用户执行任务的途径,而不再是为挖掘设备能力而编写的软
件;计算环境是一个信息强化了的物理空间,而不再是为储存和运行软件而存在的一个虚拟
环境。
当前计算机理论和技术难以满足普适计算模式的要求,需要发展与其相适应的计算机科
学理论和技术。鉴于普适计算的重要意义,以及它带来的巨大挑战,目前已成为国际上一个
蓬勃发展的研究热点。世界上主要发达国家的学术界、政府、以及工业界都非常重视,投入
了大量的人力、物力、财力,各自从不同的方面对普适计算展开研究。
政府方面,美国的 DARPA、NSF、NIST 都为普适计算研究设立了庞大的研究计划,如
美国国防部的研究机构 DARPA 同时资助了 5 个相关的科研大项目,分别为:MIT 的 Oxygen
计划、CMU 的 Aura 计划、OGI 和 GIT 的 InfoSphere 计划、Berkeley 的 Endeavor 计划、以
及华盛顿大学的 Portolano,而美国国家标准与技术研究院 NIST 则联合各大型企业研究机构
专门针对普适计算制定了详细的研究计划,并由其下属的 ITL 实验室专门负责协调、制定
标准、测试等工作。欧盟也大力资助了一系列的相关研究计划,如 puter
计划、TEA 计划[22]等,并于最近启动了将耗资 1000 多万欧元的 puter 二
期计划[41]。英国设立了资助金额达 1000 万欧元、为期六年多的 Equator 研究计划[40]。
工业界方面,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,需寻求新的计算模式与进行技术革新,因此,IBM、微软、Sun、HP、AT&T、
Sony、Nokia 等公司都纷纷投入巨资开展普适计算方面的研究。IBM 的 Watson 研究院专门
开展了相应研究,如 DreamSpace 计划等;微软研究院也很早即开展了 Easy Living 计划,对

* 本工作得到国家杰出青年基金(60525202)、国家自然科学基金(60533040)和教育部“新世纪”优秀人
才计划(NCET-04-0545)的部分资助。
†本文发表在:《中国计算机科学技术发展报告 2005》,FP-0002,-187,清
华大学出版社,北京,2006 年 8 月
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普适计算的关键问题和应用进行研究。
普适计算是信息化社会发展进程中的又一次革新,普适计算技术必将大大改变我们未来
的生活方式、工作方式。它对于我国 IT 界既是一次挑战、也是一种机遇。
2. 科学问题
普适计算环境的终极目标是实现物理空间与信息空间的完全融合,普适计算区别于传统
计算技术的本质特性在于强调计算模式的“以人为本”。从这种意义上说,人类活动是在普
适计算空间中实现信息空间与物理空间融合的纽带,而 Mark Weiser 所描述的计算技术消失
的实质上是将人类智能转化为计算智能的结果。因此,智能是普适计算的关键,在普适计算
时代,人类活动行为完全浸润于智能化的自然物理空间。支持普适计算的智能化自然物理空
间有别于其他智能环境的一个关键特征在于,普适计算空间中服务于人类活动的智能实体与
相应的用户相行相伴,如影相随。同时,普适计算环境区别于传统计算环境的一个重要特点
是对移