面向感知網(wǎng)的上下文敏感計(jì)算技術(shù)研究.pdf

1、感知網(wǎng)運(yùn)行環(huán)境的高度動(dòng)態(tài)性及其大規(guī)模部署的特性要求感知節(jié)點(diǎn)具有自組織、自配置、自協(xié)調(diào)等自適應(yīng)能力。但受到體積和成本的制約，單個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的處理能力又太弱，往往難以運(yùn)行復(fù)雜的自適應(yīng)協(xié)調(diào)算法。本文擬利用感知節(jié)點(diǎn)的有限智能，通過對(duì)感知節(jié)點(diǎn)適當(dāng)編程，使得每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)都具有簡(jiǎn)單的自適應(yīng)能力。雖然單個(gè)感知節(jié)點(diǎn)的這種自適應(yīng)能力較弱，微觀上若干感知節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)性最終能從宏觀上體現(xiàn)為整個(gè)感知網(wǎng)的自適應(yīng)性。 為了使得感知節(jié)點(diǎn)能夠具有靈巧的自適應(yīng)性，本

2、文將上下文敏感計(jì)算理論(ContextAwareComputing)引入感知網(wǎng)中，創(chuàng)新性地提出了上下文敏感感知網(wǎng)(ContextAwareSensornet，簡(jiǎn)稱CASN)的概念。CASN的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠基于自己的能力主動(dòng)獲取工作環(huán)境的信息，這些信息和節(jié)點(diǎn)已有的其它信息一起成為感知上下文；節(jié)點(diǎn)能夠利用感知上下文自主地作出決策、靈活主動(dòng)地調(diào)整自己的行為，或者與其它節(jié)點(diǎn)協(xié)同活動(dòng)，通過請(qǐng)求或者提供相關(guān)服務(wù)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間持續(xù)的協(xié)作。圍繞構(gòu)建CASN

3、，本文的主要研究成果如下： (1)給出了感知社會(huì)的概念與模型 傳統(tǒng)上下文敏感計(jì)算研究以用戶為中心，計(jì)算機(jī)被設(shè)計(jì)為根據(jù)用戶的上下文調(diào)整自己的行為。CASN是以節(jié)點(diǎn)為中心的，即每個(gè)感知節(jié)點(diǎn)都根據(jù)其它關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)的上下文調(diào)整自己的行為，或者和其它對(duì)等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行協(xié)作。為了刻畫上下文敏感計(jì)算關(guān)系中的主體和客體，抽象感知節(jié)點(diǎn)的智能性，借鑒人工智能研究中關(guān)于智能和社會(huì)的相關(guān)理論并結(jié)合感知網(wǎng)協(xié)作的特性，提出了感知社會(huì)的概念并建立了相應(yīng)感知社會(huì)

4、模型。感知社會(huì)從結(jié)構(gòu)和行為上抽象了感知網(wǎng)，將感知節(jié)點(diǎn)從若干無差別的節(jié)點(diǎn)中剝離出來，成為獨(dú)立的智能體。特別利用角色抽象了感知節(jié)點(diǎn)的協(xié)作行為。 (2)研究了輕量級(jí)的上下文表示技術(shù) 上下文表示是上下文敏感計(jì)算研究的重要基礎(chǔ)。本文針對(duì)CASN的特性，重點(diǎn)研究了面向感知網(wǎng)的上下文描述與存儲(chǔ)技術(shù)?；诒倔w概念，本文提出一種類本體的輕量級(jí)上下文描述方法μSONG。μSONG提供了感知上下文的詞匯表、形式化描述感知上下文的結(jié)構(gòu)、以及半形

5、式化描述感知上下文間關(guān)系的方法。以此為基礎(chǔ)，利用節(jié)點(diǎn)持有特定角色與其占有額外信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出了一種基于角色的上下文本地化存儲(chǔ)策略RBLS。RBLS根據(jù)節(jié)點(diǎn)持有的角色按需分配上下文存儲(chǔ)空間，并利用“快照”支持對(duì)鄰居節(jié)點(diǎn)私有上下文的按需查詢。本文還進(jìn)一步地提出了支持緩存的存儲(chǔ)策略CERBLS，并利用變質(zhì)函數(shù)解決緩存上下文和實(shí)際上下文之間的數(shù)據(jù)一致性問題。 (3)提出了基于模糊規(guī)則的上下文解釋方法 具有上下文解釋的能力是上

6、下文敏感系統(tǒng)區(qū)別于其它自適應(yīng)系統(tǒng)的一個(gè)重要特征。通過對(duì)感知上下文進(jìn)行解釋，上下文消費(fèi)者可以根據(jù)需要靈活使用不同語義的上下文?？紤]到感知節(jié)點(diǎn)處理能力的有限性和高層上下文的模糊性與不確定性，本文提出了基于模糊規(guī)則的上下文解釋方法，將模糊理論應(yīng)用于感知上下文解釋。 (4)提出了基于角色的服務(wù)管理思想 利用上下文提供或請(qǐng)求服務(wù)是上下文敏感系統(tǒng)的特征之一。CASN的感知節(jié)點(diǎn)通過其持有的特定角色提供特定的服務(wù)，這使得一對(duì)協(xié)作節(jié)點(diǎn)間服

7、務(wù)與被服務(wù)的關(guān)系能夠通過其相互持有的角色而確定。據(jù)之本文提出了基于角色的服務(wù)管理(RSM)的思想?；诟兄舷挛牡哪：院筒淮_定性，本文也在RSM中研究了基于模糊匹配的近似服務(wù)匹配機(jī)制。 (5)提出并設(shè)計(jì)了基于感知社會(huì)核的節(jié)點(diǎn)行為控制與協(xié)調(diào)機(jī)制 從感知社會(huì)的概念出發(fā)，本文提出了利用感知社會(huì)核(SSK)控制、協(xié)調(diào)感知節(jié)點(diǎn)行為的思想。為了協(xié)同完成感知任務(wù)，保證感知社會(huì)成員的共同利益，SSK一方面約束感知節(jié)點(diǎn)自身的行為，使其符