领域现状与前景分析
当今社会,小型化或微型化成为计算机的发展趋势,各种小型计算设备如掌上电脑、智能手机、传感器、射频标签等逐渐融入人们的生活。同时,无线技术的运用也使移动计算变得日臻成熟和普及。在这一背景下,普适计算(Pervasive Computing或Ubiquitous Computing)这一新型计算模式越发受到重视。近些年,在学术界与工业界孜孜不倦地探求互联网走向的时候,人们适时提出了信息物理融合系统(Cyber-Physical System, CPS)、物联网(Internet of Things, IoT)甚至“大物联网”的概念,倡导将现实物理世界与计算机虚拟世界相连接,进行信息交换和通信,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理,这将继承和极大地拓展普适计算应用范畴,彻底地整合物理世界与信息系统,为未来人类建设统一的赖以生存的智能化环境。
1. 学术界:依托普适计算,积极开展相关研究
上下文感知计算是普适计算中的研究热点,围绕上下文信息的获取、上下文信息的建模、上下文信息的管理、上下文信息的推理已有不少研究成果,鉴于位置是在所有上下文中最重要、最基本的物理上下文参数,围绕位置获取、建模、管理、推理的研究多年来已成为该领域主要的研究内容之一。
据估计世界上80%的信息都与位置相关。鉴于以GPS为代表的室外定位技术已相对成熟,而室内空间是人活动的主要空间,也是普适计算、物联网等计算环境依存的主要空间,主要应用于室内定位的Wi-Fi、ZigBee、UWB、RFID、CSS/nanoLOC等局域定位技术目前已成为位置感知领域的一个研究热点。
随着GIS、基于位置服务、普适计算、物联网等技术的快速发展,空间信息技术和应用如今正在超越其传统界限,逐渐扩展到室内空间。近些年,有关室内空间感知和建模的研究备受关注。
国际著名GIS学者、美国科学院地理信息科学院院士、现任加州大学圣巴巴拉分校地理系教授的M.F. Goodchild在其2011年最新发表的Looking Forward: Five Thoughts on the Future of GIS一文中,提出了他对未来GIS发展的几点思考,其中指出了GIS将会从室外走进室内,室内移动GIS、事物定位、实时GIS等将成为未来GIS发展的新方向,在其看来现有GIS技术只是“用于13%时间的科学技术”,未来针对室内移动GIS问题的解决方案以及整合室内和室外GIS应用的市场将拥有巨大的潜力。
截至目前,许多国内外著名大学和研究机构,包括美国华盛顿大学、麻省理工学院、杜克大学、佛罗里达大学、匹兹堡大学、马里兰大学、密歇根大学、德克萨斯大学奥斯汀分校、卡内基·梅隆大学,英国剑桥大学、帝国理工学院,爱尔兰都柏林大学,德国柏林工业大学、斯图加特大学,法国海军研究院,澳大利亚墨尔本大学,意大利米兰大学,香港科技大学,韩国首尔大学、釜山大学,日本国立情报研究所,北京大学,清华大学、信息工程大学、华东师范大学、华南理工大学等都已开展了该领域的研究工作,其中既有计算机学科也有地理信息学科机构。
2. 政府部门:政策引导,提供广泛支持
2007年11月至2011年11月,一个由韩国政府资助,韩国Pusan大学、韩国Seoul大学、德国Berlin工业大学、美国Maine大学、丹麦Aalborg大学等多国科研、开发机构参加的“室内空间感知(ISA)”项目启动并已完成第一期研究任务,目前正在开展相关国际标准制定。
欧盟“SAVE ME Project” 项目由欧盟第七研究框架计划资助,时间为2009年10月至2012年9月, 经费300万欧元。其中一个研究重点是应用GSM、Wi-Fi、ZigBee等技术,对现场的救援人员、受灾人员等进行实时的定位和追踪。
我国新出台的《物联网“十二五”发展规划》中把位置感知列为需大力攻克的核心技术之一,强调开展面向社会管理和民生服务领域的应用示范,重点支持公共安全、医疗卫生、智能家居等领域的物联网应用示范工程。
3. 产业界:看中应用前景,热情高涨
位置感知既是普适计算/物联网等新型计算环境下的关键技术,同时由于其自身应用领域广泛又可自成体系。位置感知(定位)技术近年来连续被全球最具权威的IT研究与顾问咨询公司高德纳(Gartner)评为产业应用快速上升的主要IT新技术之一,据高德纳(Gartner)预测,2012年全球个人移动应用市场十大趋势中,与位置感知(定位)计算相关技术,基于位置的服务(LBS)和情境(上下文)感知服务位列其中,具有广阔的发展前景。这里所讲的位置感知技术依托的就是移动计算/普适计算技术,以此为基础构建的实时定位系统(Real Time Locating Systems , RTLS)在物流、医疗健康、制造业、矿山、军事等众多领域具有广阔的应用前景。
中科院计算所李国杰院士最近在《信息网络产业是战略性新兴产业重要组成部分》一文中指出:“智能信息处理与普适计算是信息技术的长远发展方向”。而面向室内空间的位置感知计算可看作在这种长远发展中先行一步,因此谁抢先占领这一至高点,谁就会在未来信息技术发展中致胜一筹。
迄今为止,已先后有微软、Intel、Google、Nokia等世界知名IT大公司直接参与或资助了,室内位置感知计算方面的研究工作,Google、Nokia已开始推出其雄心勃勃的针对这一领域的产业计划。据最新报道,Google地图在安卓系统上推出了楼层平面图应用。服务地点包括购物商场、机场和一些大型的商业区。与此同时,Nokia也在研发类似的室内定位系统,但与普通的2D平面图不同,该系统使用的是逼真的3D模型。Broadcom公司已经发布了一款支持IPS的芯片(BCM4752 ),并且不久装有此芯片的智能手机就会在市场上推出。然而,室内位置感知的真正威力在于能将现实生活中的各种数据结合在一起。
2012年8月23日,Nokia、三星、Sony Mobile及Broadcom等22家手机厂商及芯片领域厂商共同宣布成立室内定位联盟(In-Location Alliance),携手建立室内定位的系统解决方案。
近来,关于谷歌拓展钱包服务功能并添加位置感知功能、iPhone5支持NFC? 苹果获得位置感知专利等报到也见诸媒体,说明世界主流IT公司无不在涉足这一领域前沿技术研发。
GIS已经逐渐从曾经的实验室和专业应用领域逐渐扩展到社会生产生活的方方面面,不仅部署越来越快捷,操作越来越简单,而且与普适计算/物联网/移动社交网络等主流IT技术的融合度也越来越高。GIS正朝着普适化的方向发展,相信在可以预见的未来,每个人都可以成为空间信息的分享者和使用者。“普适的GIS”将引领地理信息产业未来发展。