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文丨见过世面的big龙

编辑丨见过世面的big龙

前言

现在有数百万台智能设备连接到互联网，这些设备的目的是让人们的生活更轻松。由于他们之间的合作，物联网带来的可能性可以呈指数级增长。许多制造商开发封闭协议和设备来保护其市场份额，从而在很多方面限制了这种合作。

现在提出了一种概念架构，可以改善物联网设备之间的主动协作，而不管其制造商开发的协议如何。该架构旨在识别智能环境中的实体描述其功能和界面，并确定促进其协作的策略。因此来自不同制造商的设备可以进行通信，以简单高效和负担得起的方式。

发明物联网的目的

物联网的目标是让人们的生活更简单，物联网可用于智能家居和医疗保健等不同领域。这项技术的发展使开发人员能够创建越来越有用的设备和服务，这在几年前是不可想象的。物联网的真正潜力来自于智能设备之间的协作来执行复杂的任务。

物联网的下一步发展是确保智能设备能够主动协作，不幸的是这还远未实现。在制造商开发自己的协议，这意味着他们的设备可以相互协作，但无法与其他制造商的设备集成。这不仅限制了不同制造商的设备协作的能力，而且不可避免地导致众所周知的供应商锁定问题。

这一现象意味着如果想要从物联网中获得最大利益，就必须从同一制造商购买设备以确保最大程度的兼容性。此外设备设计用于在特定应用领域运行例如智能家居工业或医疗保健，跨领域实现协作要困难得多。

这是由于设备类型和所使用的技术或其预期领域导致的互操作性很少或根本没有。目前有一些商业平台定义了支持不同制造商的设备之间协作的机制。然而这种支持仍然受到每个平台的商业利益的限制更重要的是由于预定义的规则它是静态的。

这在可用设备可以动态变化的社交和开放环境中尤其重要了，此外它们的行为必须适应人们的偏好。社交计算解决了计算机系统的这种适应性，通过使用技术和软件来创建社会惯例。更具体地说物联网社交环境将物联网设备集成为这些环境核心的一部分。

作为实现所需行为的手段，态势感知是一个概念术语重点考虑上下文信息，例如附近设备的数量和涉及的人员以及其他时空因素以适应物联网设备的行为。因此需要新的机制来使设备能够预测物联网社会环境的持续变化并实现动态适应和协作。

这也提出了一种解决方法，其目的是促进智能设备之间的主动性和协作。因此智能设备将了解它们所处的环境状况以及使它们能够适应其行为的上下文属性。

这主要是为了用于提高物联网环境中的互操作性的概念架构，可解决人和智能设备的协调问题。该架构详细介绍了集成设备和人员促进他们的通信考虑环境不断变化的需求以及解决特定情况所需的组件。

设计架构升级物联网技术

在定义设备之间互操作性级别的动机，当前建议采用不同级别的互操作性以获得理想的物联网生态系统。每项工作都提出了一系列级别，试图涵盖互操作性的不同方面。然而据说仍然没有解决社交环境中动态互操作性的提案。

现在可以定义一个新的互操作级别，重点评估环境状态以及可能出现不同情况的情况，即情景级别。情境是实体的时空概念分组其追求共同目标，并通过实体之间的协作来实现。

在智能工作场所中如果两名员工对温度有一定的偏好那么空调应该主动识别它达成一致，并尽力满足它。情景层面应该重用现有的互操作性层面来实现动态协作，现在有许多人已广泛讨论了前三个级别的互操作性。

在技术互操作性方面开发了诸如之类的解决方案来允许设备互连。这些解决方案通常是专用网关通过服务或微服务的调用来促进连接。例如还有由IEEE定义的标准，这些标准的引入是为了促进设备之间的连接和数据交换。

语义互操作性在这当中得到越来越多的关注通过语义网等技术以及本体论和语义推理器的使用。至于域互操作性已经有一些工作允许属于不同域的设备相互连接。这是通过对设备的完整描述以及使用语义网等技术在设备之间建立连贯关系来实现的。

虽然这些级别提高了物联网的互操作性，但不同情况的管理尚未得到完全解决。在这项工作中提出了一种概念架构一旦达到设备所涉及的环境情况，该架构就可以提高设备之间的互操作性。

假设智能社会环境将拥有由物联网设备或人组成的实体，这些实体可以产生不同的环境情况。这些实体都有必须达成一致并解决的目标。这些目标是对环境的期望效果，例如设置特定的温度和照明水平或音乐类型，这些实体还拥有可以组合起来解决问题的技能。

这些技能是指在特定时间可以引起环境变化的动作，例如可以改变温度的空调和修改亮度的灯或可以改变音乐类型的音响。该架构旨在支持所有这些元素的定义和它们的集成和协调。

物联网在智能场景中的应用

在智能场景中不同的实体可以进行通信和交换数据，以了解它们所处的情况，并能够主动采取行动来实现共同的目标。根据设备要执行的功能和任务，架构中考虑两种类型的角色分别是实体和控制器。

实体是能够感知和改变环境状态或者具有某些需求或偏好的设备。控制器是可以请求和接收以及处理信息以确定要执行哪些操作以满足这些需求的设备。如果智能设备具有足够的计算能力那么它可以兼具这两种角色，但将它们分开以提高可读性。

实体从环境中获取温度或亮度等值，并执行操作来改变其状态。除了这些信息之外实体还拥有为了正确管理互操作性而必须共享的关键信息如标识符和品牌的交互等。要共享这些信息就要把它分组在一个包装器中，该包装器封装了需要时可以与不同控制器共享的内容。

另一方面控制器是具有足够计算能力的设备，可以处理从实体获得的所有信息，并根据实体的期望目标决定应该触发哪个策略。最初该架构假设控制器物理位于环境中，然而控制器也可以驻留在云端或边缘环境中，这些组件可以通过不同的技术来实现。

下面将详细介绍为此工作选择的技术并提供最重要的技术细节。用一个示例来更好地定义这些组件之间的交互，想象一盏可以改变光的强度和颜色的灯。借助通信管理器灯可以与其他实体进行通信，并且设备管理器负责提供环境的全球视图。

该视图包括有关该特定设备的信息例如其 ID和通信接口等。此外用户需要将灯集成到有其他智能设备的智能家居中，以测量血氧量血液中的氧气和听力计以测量听力质量。这两种设备都属于医疗保健领域，其中数据隐私和安全至关重要。

为了提供真正有用的服务，如果医疗保健设备能够发送某些信息以允许灯根据测量后的结果改变其光颜色那将会很有趣。跨域负责与其他实体进行信息交换无论域如何。此外灯还应该能够根据人们的喜好改变其强度。

与人工智能技术的结合

在负责识别正在发生的情况并确定是否应该改变颜色或强度，目标生成器可识别在场人员是否有必须满足的照明目标，最后匹配器找到并触发正确的策略。通过这些信息可以识别情况，如果情况已知则足以调用与策略关联的服务。

如果不是则利用环境的上下文信息和所涉及的实体以及要制定的相关策略来生成新的情况。然后这种情况被发送到环境中的所有实体以存储在它们的描述中。语义网的使用可以与人工智能技术相结合，根据应用的要求进行不同的匹配。

事实上人工智能已经在之前的目标生成组件中使用。目前请求存储在队列中，按照先到先服务的原则进行处理。至于复杂性应该提到的是该系统易于扩展，引入更多控制器将允许管理更大的环境和更多的实体。

更强大的控制器将提供更短的处理时间，从而提供更快的目标分辨率。该系统可以推广到更大的环境例如购物中心和学校或博物馆，在未来可以用正在定义新的机制以允许不同控制器之间的同步。

通常每个环境都会有一个控制器，然而在较大的环境中可能有多个控制器。尽管控制器之间可能存在同步，知道哪些实体连接到每个控制器和正在发生什么情况或正在满足什么目标，但每个控制器必须管理与其接近的实体。

这是因为如果检测到增加照明的目标则理想情况下，选择最近的控制器来管理该请求并选择也在附近的实体来修改照明会更有效。SMOTE 为不同类型实体的集成和情况识别提供支持，所有这些都以对用户透明的方式进行。

提出了一种概念架构旨在满足不同的物联网级别，特别是对环境状态的适应。SMOTE 的实施作为架构的概念证明，能够单独了解每个级别的重要性，以及如何通过统一的方式解决所有级别，才能实现基于设备之间情况的完整互操作性。

此外SMOTE 能够了解真实场景中互操作性的局限性和可能性，以及无法克服这种互操作性如何影响设备之间的协作以及最重要的用户体验。这将朝着实现更高水平的物联网互操作性迈出的又一步。

结语

从技术和物联网领域以及语义和情境等不同层面解决了互操作性问题，以促进物联网中智能设备的协作。此外还强调了其他人在缓解这一问题的重要性，从而得出结论设备之间的互操作性是一个真正的问题。

在未来将通过引入实体的优先级来解决相互冲突的目标，其中行为的适应将根据环境中这些实体的分层系统来完成。

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