面向感知網(wǎng)的上下文敏感計算技術研究.pdf

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

2、文將上下文敏感計算理論(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，簡稱CASN)的概念。CASN的每個節(jié)點都能夠基于自己的能力主動獲取工作環(huán)境的信息，這些信息和節(jié)點已有的其它信息一起成為感知上下文；節(jié)點能夠利用感知上下文自主地作出決策、靈活主動地調(diào)整自己的行為，或者與其它節(jié)點協(xié)同活動，通過請求或者提供相關服務實現(xiàn)節(jié)點間持續(xù)的協(xié)作。圍繞構建CASN

3、，本文的主要研究成果如下： (1)給出了感知社會的概念與模型 傳統(tǒng)上下文敏感計算研究以用戶為中心，計算機被設計為根據(jù)用戶的上下文調(diào)整自己的行為。CASN是以節(jié)點為中心的，即每個感知節(jié)點都根據(jù)其它關聯(lián)節(jié)點的上下文調(diào)整自己的行為，或者和其它對等節(jié)點進行協(xié)作。為了刻畫上下文敏感計算關系中的主體和客體，抽象感知節(jié)點的智能性，借鑒人工智能研究中關于智能和社會的相關理論并結合感知網(wǎng)協(xié)作的特性，提出了感知社會的概念并建立了相應感知社會

4、模型。感知社會從結構和行為上抽象了感知網(wǎng)，將感知節(jié)點從若干無差別的節(jié)點中剝離出來，成為獨立的智能體。特別利用角色抽象了感知節(jié)點的協(xié)作行為。 (2)研究了輕量級的上下文表示技術 上下文表示是上下文敏感計算研究的重要基礎。本文針對CASN的特性，重點研究了面向感知網(wǎng)的上下文描述與存儲技術?；诒倔w概念，本文提出一種類本體的輕量級上下文描述方法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構、以及半形

5、式化描述感知上下文間關系的方法。以此為基礎，利用節(jié)點持有特定角色與其占有額外信息的關聯(lián)關系，提出了一種基于角色的上下文本地化存儲策略RBLS。RBLS根據(jù)節(jié)點持有的角色按需分配上下文存儲空間，并利用“快照”支持對鄰居節(jié)點私有上下文的按需查詢。本文還進一步地提出了支持緩存的存儲策略CERBLS，并利用變質函數(shù)解決緩存上下文和實際上下文之間的數(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)別于其它自適應系統(tǒng)的一個重要特征。通過對感知上下文進行解釋，上下文消費者可以根據(jù)需要靈活使用不同語義的上下文。考慮到感知節(jié)點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，將模糊理論應用于感知上下文解釋。 (4)提出了基于角色的服務管理思想 利用上下文提供或請求服務是上下文敏感系統(tǒng)的特征之一。CASN的感知節(jié)點通過其持有的特定角色提供特定的服務，這使得一對協(xié)作節(jié)點間服

7、務與被服務的關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管理(RSM)的思想。基于感知上下文的模糊性和不確定性，本文也在RSM中研究了基于模糊匹配的近似服務匹配機制。 (5)提出并設計了基于感知社會核的節(jié)點行為控制與協(xié)調(diào)機制 從感知社會的概念出發(fā)，本文提出了利用感知社會核(SSK)控制、協(xié)調(diào)感知節(jié)點行為的思想。為了協(xié)同完成感知任務，保證感知社會成員的共同利益，SSK一方面約束感知節(jié)點自身的行為，使其符