Ubiquitous Computing - Fundamental Features

Τα συστήματα διάχυτου υπολογισμού (ΔΥ) αναμφισβήτητα αποτελούν εξέλιξη των κατανεμημένων συστημάτων (ΚΣ). Ο συνδυασμός τόσο των χαρακτηριστικών των ΚΣ όσο και του νέου περιβάλλοντος υπολογισμού των ΔΥ εξ ορισμού προϋποθέτουν την ύπαρξη θεμελιωδών χαρακτηριστικών αλλά και την ανάγκη για αποτελεσματική σχεδίαση τους.

Ως τέτοια χαρακτηριστικά λοιπόν που χρήζουν αποτελεσματικής αντιμετώπισης στην βιβλιογραφία αναφέρονται:
  • Η ετερογένεια (Heterogeneity) και η αντιμετώπιση της
  • Η διαλειτουργικότητα (Interoperability) και η υποστήριξη της
  • Η κινητικότητα (Mobility) χρηστών και συσκευών
  • Η κλιμάκωση (Scalability) των διαθέσιμων πόρων
  • Η επίγνωση πλαισίου περιβάλλοντος (Context Awareness
  • Η προσαρμοστικότητα (Adaptiveness)
  • Η αλληλεπίδραση ανθρώπου - μηχανής 
  • Η ιδιωτικότητα (Privacy)
  • Η αυτονομία (Autonomy)

Ετερογένεια (Heterogeneity)

Σε ένα περιβάλλον ΔΥ είναι δυνατόν να συνυπάρχουν συσκευές ή δίκτυα διαφορετικών κατασκευαστών που χρησιμοποιούν διαφορετικά λειτουργικά συστήματα, υλοποιούν ή αναγνωρίζουν  διαφορετικά πρωτόκολλα επικοινωνίας, διαθέτουν διαφορετικούς compilers και χρησιμοποιούν διαφορετικές γλώσσες προγραμματισμού, αποθηκεύουν ή ανακτούν πληροφορίες από /σε  διαφορετικές δομές δεδομένων.


Διαλειτουργικότητα (Interoperability)

Η διαλειτουργικότητα σχετίζεται με την ετερογένεια και εστιάζει στον τρόπο αλληλεπίδρασης των συστατικών ενός Κατανεμημένου Συστήματος. Έτσι μπορούμε να μιλάμε για διαλειτουργικότητα μεταξύ υπολογιστικών συστημάτων, διαλειτουργικότητα σε επίπεδο εφαρμογών  και διαλειτουργικότητα σε επίπεδο υπηρεσιών.


Κινητικότητα (Mobility)

Εξ ορισμού η κινητικότητα είναι σημαντικότατο χαρακτηριστικό του ΔΥ.  Ένα σύστημα διάχυτου υπολογισμού πρέπει να υποστηρίζει την κινητικότητα των χρηστών (προσωπική κινητικότητα), την απρόσκοπτη κινητικότητα των συσκευών (κινητικότητα τερματικού) μεταξύ διαφορετικών δικτύων, την διατήρηση συνόδων υπηρεσιών ακόμα και όταν ο χρήστης αλλάζει συσκευές (κινητικότητα υπηρεσιών).


Κλιμάκωση (Scalability

Ο αριθμός των κόμβων σε ένα περιβάλλον ΔΥ ενδέχεται να είναι πολύ μεγάλος, καθώς στο περιβάλλον γύρω μας ολοένα και περισσότερο δικτυώνονται έξυπνες συσκευές (πχ έπιπλα, ηλεκτρικές συσκευές, ηλεκτρονικές συσκευές κλπ). Το πλήθος τω διασυνδεδεμένων και των προς διασύνδεση συσκευών ενδεχομένως να προκαλέσει προβλήματα  όπως διαθεσιμότητας πόρων, εύρους ζώνης, ενέργειας κλπ


Επίγνωση πλασίου περιβάλλοντος (Context Awareness)

Η επίγνωση πλαισίου περιβάλλοντος (Context Awareness) είναι επίσης σημαντικότατη για την ύπαρξη ενός αποδοτικού και προσαρμοστικού συστήματος ΔΥ. Εστιάζεται στην προσπάθεια αναγνώρισης του φυσικού περιβάλλοντος στο οποίο ενεργεί / βρίσκεται κάθε στιγμή ο χρήστης και στην συναγωγή όσο το δυνατόν ασφαλέστερων συμπερασμάτων γι' αυτό. Ο συνδυασμός των συμπερασμάτων αυτών μπορεί είτε α) να καθορίζει την συμπεριφορά μιας εφαρμογής υλοποιώντας ανάλογα κάποια από τα διαθέσιμα μοντέλα συμπεριφοράς (ενεργητική επίγνωση) είτε β) να παρουσιάζει προσαρμοσμένες πληροφορίες που σχετίζονται με την τρέχουσα κατάσταση (παθητική επίγνωση).


Προσαρμοστικότητα (Adaptiveness)

Όπως είναι φανερό τα συστήματα ΔΥ βρίσκονται και λειτουργούν σε διαρκώς μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα και με μεταβαλλόμενη διαθεσιμότητα πόρων. Οι μεταβολές αυτές θα πρέπει αφενός να διαχειρίζονται έτσι ώστε να μην αποσπούν την προσοχή των χρηστών αφετέρου να προσαρμόζουν την λειτουργία τους σύμφωνα με την εκάστοτε διαθεσιμότητα τους.


Αλληλεπίδραση ανθρώπου - μηχανής 

Σύμφωνα με τον Weiser, ο οποίος θεωρείται ως ο πατέρας του ΔΥ, οι πανταχού παρόντες υπολογιστές λειτουργούν στο παρασκήνιο, αόρατα και διακριτικά χωρίς να απαιτούν από τους ανθρώπους προσοχή. Υλοποιώντας την παραπάνω λειτουργική απαίτηση, η αλληλεπίδραση ανθρώπου - μηχανής θα πρέπει να σχεδιαστεί κατά τρόπο τέτοιο ώστε όταν ο χρήστης κάνει μια ενέργεια έμμεση για την επίτευξη κάποιου αποτελέσματος που σχετίζεται με την καθημερινή του ζωή και συνήθειες αυτή να μπορεί να εκληφθεί και ως αλληλεπίδραση από ένα υπολογιστικό σύστημα όταν φυσικά ο σκοπός της ενέργειας σχετίζεται με τον αντικειμενικό σκοπό της εφαρμογής.


Ιδιωτικότητα (Privacy)

Η ιδιωτικότητα (Privacy) είναι ένα θεμελιώδες δικαίωμα του ανθρώπου. Ορίζεται ως η επιθυμία του ατόμου για ένα φυσικό χώρο στον οποίο διαβιεί ελεύθερος από κάθε διακοπή, εισβολή, ή αμηχανία. Επίσης εμπεριέχει την επιθυμία του να ελέγξει τον χρόνο και τον τρόπο των κοινοποιήσεων προσωπικών πληροφοριών.
Η δημιουργία ενός περιβάλλοντος που προστατεύει την ιδιωτικότητα σύμφωνα με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και πεποιθήσεις του χρήστη είναι σημαντικότατη πρόκληση κατά την σχεδίαση κα υλοποίηση συστημάτων ΔΥ


Αυτονομία (Autonomy)

Η αυτονομία (Autonomy) περιγράφει την δυνατότητα ενός συστήματος ΔΥ να λειτουργήσει ανεξάρτητα από τρίτα συστήματα. Βεβαίως η δυνατότητα της διαλειτουργικότητας με άλλα συστήματα υπάρχει, όμως έχει την δυνατότητα να ενεργεί ανεξάρτητα σύμφωνα με τα μοντέλα και τους στόχους που πρέπει να υλοποιήσει.


Βιβλιογραφία

  1. Coulouris G., Dollimore J., Kindberg T., Blair G.;(2011); Distributed Systems: Concepts and Design. 5th edition.; Pearson Education; NJ: Addison Wesley
  2. Satyanarayaman M.;(2001); Pervasive Computing: Vision and Challenges. IEEE Personal Communications; Vol8; pp 10-17
  3. Schmidt A.;(2000); Implicit Human Computer Interaction Through Context; Personal and Ubiquitous Computing; Vol4; pp 191-199
  4. Price A., Adam K, Nuseibeh B.;(2005);Keeping Ubiquitous Computing to Yourself: A practical model for user control of privacy; International Journal of Human-Computer Studies; Vol63; pp 228-253