Comments
Description
Transcript
馬建華 Jianhua Ma マー ジェンファ
馬 建華 Jianhua Ma マー ジェンファ 情報科学部、マー研究室: MUSE Lab (Multimedia Ubiquitous Smart Environment) マルチメディア ユビキタス 知的 環境 HP: http://cis.k.hosei.ac.jp/~jianhua/ ユビキタスコンピュータ、 ネットワークとサービス • ユビキタスコンピュータとはどんなもの？ • 日本では国を挙げて “u-Japan” 構想に乗り出しています！ • ネットワークに繋がった小さなコンピュータ達は未来世界を変えるのです! マー ジェンファ 法政大学情報科学部、馬 建華 教授 Evaluation: Attendance (50%) + Report (50%) Homework - Report of Ubiquitous Computing Report: Read the lecture note at http://cis.k.hosei.ac.jp/~jianhua/intro-dm-ma.pdf access the u-Japan homepage at http://www.soumu.go.jp/menu_02/ict/u-japan/ and then answer the following questions in either English or Japanese: Q1. What are ubiquitous computers, networks and services? Q2. What is the smart/intelligent space or environment? Q3. Which ubiquitous technologies/applications are you interested in? Why? Submission Deadline: June 20 (月) Submission Method: Printed Hard Copy - Submit your report to TA: 齋藤 悠- ユビキタス(Ubiquitous)とは？ いつでも、どこでも、何でも、誰でも ユビキタス コンピュータ: さまざまなコンピュータとデバイス ユビキタス ネットワーク: さまざまなネットワークと通信 ユビキタス サービス: さまざまな日常生活ためのサービス ユビキタス知的環境: 現実世界の物(部屋、家、店、道など） 目、耳、口、鼻、手、足、脳、心、等 初期の電子計算機(コンピューター) 名前 最初の稼動 記数法 Zuse Z3 1941年5月 二進数 ｺﾝﾋﾟｭｰﾃｨﾝｸﾞ ﾒｶﾆｽﾞﾑ プログラミング Electro-mechanical パンチされたフィル ムによるプログラム Atanasoff–Berry Computer (USA) Colossus (UK) Harvard Mark I – IBM ASCC (USA) 1941年夏 二進数 Electronic ない 1943年12月 二進数 Electronic 返電する 1944 十進数 ENIAC (USA) N1945年11月 十進数 Electro-mechanical パンチされた紙テープ Electronic 返電する Manchester Small-Scale Machine (UK) 1948年6月 二進数 Electronic Stored-program in cathode ray tube memory Modified ENIAC (USA) 1948年9月 十進数 Electronic 関数テーブルＲＯＭ EDSAC (UK) 1949年5月 二進数 Electronic Stored-program in mercury memory ENIAC (1st Computer, 1945) • 幅24m、高さ2.5m、奥行き0.9m、総重量30トン • 毎秒5000回の加算、14回の乗算が行えた ENIAC, 1945 コンピュータ の進化 Moore‟s Law (ムーアの法則) 世界最大の半導体メーカーIntel社の創設者の一人であるGordon Moore博士が1965 年に経験則として提唱した、「半導体の集積密度は18～24ヶ月で倍増する」という法則。 コンピュータの大きさ 1940/60 1970 1980 1990 2000~ 一部屋程度 デスクトップ PC ノートPC PDA,携帯 もっと小さく μ- chip By Hitachi, 2003 Hitachi‟s RFID Chip in 2006 0.15x0.15 mm コンピュータ小さい もっと小さい ほこり程度肉眼でみえない 現実世界のモノと身の回りの環境に 取り付けができる、埋め込まれる、素材に混合される Attachable, Embeddable, Blend-able さまざまなユビキタス コンピュータとデバイス 電子タグ、センサー、… 電子タグはモノに 取り付けたり、 埋め込んだりできる 電子タグ： ＩＣタグ （Integrated Circuit Tag、 集積回路属性情報） 主に人や物の移動状況を リアルタイムで高度に管 理するために取り付けら れるＩＣを内蔵した電子タ グ。ＩＣタグは無線タグ、Ｒ ＦＩＤタグとも呼ばれ、無線 通信ＩＣとアンテナから成 るモジュールで、小型・軽 量・書き換えがいつでも 可能な特徴を持つ。 UC Driving Sources: - Sensors - MEMS - NEMS MEMS Gyroscope Chip A gyroscope is a device for measuring or maintaining orientation J. Seeger, X. Jiang, B. Boser Robots Everywhere Credit: Paro Robots U.S., Inc. At home: Paro, therapeutic robotic seal Credit: Carnegie Mellon University Credit: Honda At work: Two ASIMOs working together in coordination to deliver refreshments At home/clinics: Nursebot, robotic assistance for the elderly At home: iRobot Roomba vacuums your house Jeannette M. Wing Mini Robots Swarm Robots 通信 インターネット (Communications) 通信速度: 1M1G1T1P bps 電気通信： 1G2G3G4G 電力線通信 体細胞通信 無線通信: 電波, 光, レーザー, 等. - 無線LAN: IEEE 802.11 a/b/g/n - Bluetooth, WiFi, WiMax, ZigBee, 等. - UWB (Ultra-WideBand：超広帯域無線) Wireless LAN/PAN WPAN Data Rate (Mbps) 1000 UWB 近距離 高速ダウンロード WPAN UWB （超広帯域無線） ・高速通信 ・高いコストパフォーマンス ・低消費電力 480Mbps @ 2m 200Mbps @ 4m 110Mbps @ 10m 100 UWB 室内 無線LAN IEEE802.11a/b/g/n Data Networking 通信速度保証, ストリーミング 10 .11n promises 100Mbps @ 100m Bluetooth 1 ZigBee 1 10 100 Distance (m) Wired+Wireless Ubiquitous Networks ユビキタスネットワーク Ubiquitous Networks 全てのモノが繋がる世界 対話（通信）できる Ubiquitous Connections Wireless: Convergence Devices, Objects/Things Connected The Economist, April 28, 2007 基本的な動向 デバイスやICチップが小さくなっている ムーアの法則、新物質、ナノテクノロジー、等 無線通信を使ってユビキタスネットワークの相互接続ができる 多くの物がコンピュータやネットワーク、センサー等に組み込まれた り、取り付けられている。 e-Things (e-モノ) u-Thing (u-モノ) 現実世界のモノ 取り付け、埋め込み、 混在のコンピュータやデバイス e-Booming u-Booming!! u-Korea, u-Japan, … e-Japan 知的サービス環境の具体的な例 知的サービス環境の具体的な例 知的サービス環境の具体的な例 知的サービス環境の具体的なシーン例 知的サービス環境の具体的なシーン例 ユビキタスコンピュータとネットワーク 現実世界中のアプリケーション、サービス What is Ubiquitous Computing? Ubiquitous (adjective) Everywhere Noun: Ubiquity/Ubiquitousness, Adverb: Ubiquitously From Wikipedia Ubiquitous Computing (Ubicomp) is a post-desktop model of human-computer interaction in which information processing has been thoroughly integrated into everyday objects and activities. Ubiquitous Computing engages many computational devices and systems simultaneously, and may not necessarily even be aware that they are doing so. Ubicomp - Physical World Computing Ubicomp: a field on a physical world richly and invisibly interwoven with sensors, actuators, displays, and computational elements, embedded seamlessly in everyday objects of lives and connected through a continuous network. - Mark Weiser in his last article in IBM Sys. Journal, 1999 Ubiquitous Computing (UC, Ubicomp) Physical Thing & Everyday Activity In Real World on physical-cyber spaces in physical-digital form e-Activity Everyday Activity Cyber World Physical World e-Thing Physical Thing WbS, SmW, Grid, P2P, EaaS, Cloud UC, ID, Context, Emb. Sys., etc. Computers & Networks/Internet Sensor/M/NEMS, Comps & Per. Nets Human Computer Interaction (HCI) Human to Personal Computer Human to Internet/Web/Cyber Internet/Web Cyber World Human to Physical Object/Environment/World UbiDevices Objects Environments Physical World Handhelds and Robots in Ubicomp Handhelds are ubiquitous! Robots too!! They are interfaces to other ubi-devices, physical and cyber worlds. Handhelds Objects UbiDevices Environments Physical World Robots Internet/Web Cyber World Weiser‟s Vision (1990): Ubiquitous Computing (UC, Ubicomp) Industry Vision (1999, IBM, etc.): Pervasive Computing (Percomp/Percom) EU‟s Vision (2001): Ambient Intelligence (AmI) Other Related Visions Cyber Physical System (CPS) by US Internet/Web of Things (IoT/WoT) Smart World and Ubiquitous Intelligence by Ma Smart Planet by IBM U-Korea (from 2004/Nov) U-Japan (from 2005) ユビキタス知能 (Ubiquitous Intelligence) 現実世界を中心をする知的なモノと環境(感覚、脳、動作） Smart/Intelligent u-Things (知的モノ) スマート実モノ ユビキタス世界の要素 Smart Object (Smart u-Object, Smartifact) Plant talks, IEEE Spectrum, May/09 - A physical object with AEB devices and some smartness/intelligence - Handheld, card, label, sensor, artifact, appliance, goods, furniture, textile, robot, …… Smart Space/Environment (Smart u-Space/u-Environment) - A physical spatial environment integrating smart u-objects &/ usual devices - Smart u-Services via these objects/devices and their commun./cooperation Smart System (Smart u-System) Smart Grid, IEEE Spectrum, July/09 - May be a real system/network for management, monitoring, emergence, … - May be a platform or middleware for smart u-objects/environments/services ユビキタスコンピューティング スマートモノ、アプリケーションとサービスをつくる Internet/Web of Things (Web3.0) Smart Planet (IBM, 2008) Smart Ubiquitous Society (Japan, 2010) マーラボの研究主題と目標 さまざまなユビキタスコンピュータとネットワークを使う 日常生活に役立つユビキタスサービスを開発する 現実世界においてユビキタス的な 知的環境をつくる 現実環境(室、家、店、道など）の目、耳、口、脳、心、 ユビキタス 情報自動な 取得、保存、 処理、管理、 分析、判断、 使用、など センサー アクション マルチメディア 情報 便利で快適 サービス 人 人体 物体 器具 空間 環境 ネットワーク組み込みデバイスとロボット Sun SPOTS センサーとRFIDs Takaya RFID タグ、リーダ、アンテナ、工具 Phidgetsセンサー Force sensor Touch sensor Motion sensor Vib. sensor Moteセンサー ~ 60cm Gate Smart Space/Environment スマート空間/環境 感知 „器官‟ 記憶 „器官‟ Status/ absent 作用 „器官‟ Room １ 運動 „器官‟ Room ２ Status/ attend RFID Reader Bath Room ３ Toilet Entrance 考える „器官‟ 制御 „器官‟ Kichen Dinning Study Sleep Living Brain Example - Smart Home Smart Room: モノの記憶と管理 モノ管理システム カメラ “Object/User Manager” - 親と子ども, おもちゃ, ゲーム 風呂 トイレ RFIDリーダー 入り口 台所 ダイニング 勉強部屋 寝室 センサー 親 PC マネージメント サーバー RFID タグ 子ども リビングルーム ログストレージ モノ記憶システム “Thing Reminder” - 傘 本 文具 … People Location Tracking (人の居場所追跡) 物や活動の情報を相互に反映 （実世界⇔仮想世界） User Location-Aware Music Player (ユーザーの位置を知る音楽プレーヤー) Sound-Aware Smart Space (音を認知する環境) 騒音による迷惑 - 家 教室 映画館 … Status/ absent Room １ Room ２ Status/ attend RFID Reader 騒音被害防止システム “Be Quiet Advice” の試作 - 音の取得 - 音の分析 - 騒音判断 - 注意、助言の提示 -… Room ３ ユーザの位置情報の共有 UbicKids – Kids‟ Care (子供の安全管理) 安全管理 - 通学路 外出 事件, 事故, 等. … 外出中の児童安全管理システム “Outdoor Safety Care System” - 現在の子供の情報の取得と表示 - 子供の情報の分析と助言 - 子供への連絡 UbicPets – Ubiquitous Care for Pets System Concept System Components Gateway Device Camera Speaker Warning RFID Reader Network Device ID → Coordinate 0001 → (80,130) Request XML StorageServer ManagementServer Storage ・Position Acquisition ・Event Analysis ・Response Action ・Information Access Request LogInfo UserDevice GUI Time : 061130183057 Coordinate : 80, 130 ImageFlag : 0 / 1 LogInfo (XML) UbicHealth – Health Care Wearable Sys. システム概念図 (健康管理システム) ランナーの状態(心拍)を認知 The Correlation 70 ① Warm up ② Main workout ③ Cool down 60 ① Correlation value 50 ② 40 ② 30 ③ 20 ① 10 ③ 0 1 ② ③ 20 39 58 77 96 115 134 153 172 191 210 229 248 267 286 305 324 343 362 381 400 Time (sec) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 17 Start/Goal 14 13 18 19 15 20 ウェアラブルデバイス Lifelog (ライフログ): 個人情報の履歴， 人の生活を記録したデータベース LabLog – 研究室の情報自動取得と管理 (Raw) Sun SPOTS Wireless networks & Sensors Java program SSG (Door) 24℃ (Time) SSG (Raw) SSG On Robot SSG (Robot) 25℃ (Time) HomeLog – 子供情報自動取得と活動要約 ID 1 2 3 4 5 Tag and Sensor User Sensor forfor User Sensor Sensor Sensor Sensor Sensor A(study) E(study) F(study) G(study) H(study) 12 12 1 1 33 22 44 66 55 77 1 Tag and Sensor for User Kid’s Name 33 44 55 66 77 88 10 11 11 99 10 部屋入口で認識した子どものRFIDタグ 机の椅子のタッチセンサー 教科書のRFIDタグ 漫画本のRFIDタグ 机付近で認識した子どもののRFIDタグ Sensed Activity Change Time Sensed Activity Period ID 2007/11/10 2007/12/11 10 11 12 99 10 11 12 11 22 88 12 1 2 12 1 2 3 3 4 5 4 5 6 6 7 8 7 8 2007/11/10 2007/12/11 11 12 9 10 11 12 11 22 9 10 33 44 55 66 77 88 10 11 11 99 10 Hosei CIS Sleep Game Study Sleep UbicRobots – Home Care Robot システム概念図 (ホーム管理ロボット) Robot UbicRobots – Object Finding Robots システム概念図 (モノ検索ロボット) R-Controller (PDA) R-Machine Ultrasonic Sensor Robot A R-Machine Motor R-Reader R-Controller (PDA) Camera Robot B Ultrasonic Sensor Motor R-Reader マーラボの研究主題と目標 さまざまなユビキタスコンピュータとネットワークを使う 日常生活に役立つユビキタスサービスを開発する 現実世界においてユビキタス的な 知的環境をつくる 現実環境(室、家、店、道など）の目、耳、口、脳、心、 ユビキタス 情報自動な 取得、保存、 処理、管理、 分析、判断、 使用、など センサー アクション マルチメディア 情報 便利で快適 サービス 人 人体 物体 器具 空間 環境 Evaluation: Attendance (50%) + Report (50%) Homework - Report of Ubiquitous Computing Report: Read the lecture note at http://cis.k.hosei.ac.jp/~jianhua/intro-dm-ma.pdf access the u-Japan homepage at http://www.soumu.go.jp/menu_02/ict/u-japan/ and then answer the following questions in either English or Japanese: Q1. What are ubiquitous computers, networks and services? Q2. What is the smart/intelligent space or environment? Q3. Which ubiquitous technologies/applications are you interested in? Why? Submission Deadline: June 20 (月) Submission Method: Printed Hard Copy - Submit your report to TA: 齋藤 悠-