Computación ubicua

La computación ubicua (o "ubicomp") es un concepto en ingeniería de software, ingeniería de hardware e informática donde la computación aparece en cualquier momento. y en todas partes. A diferencia de la computación de escritorio, la computación ubicua puede ocurrir utilizando cualquier dispositivo, en cualquier lugar y en cualquier formato. Un usuario interactúa con la computadora, que puede existir en muchas formas diferentes, incluidas computadoras portátiles, tabletas, teléfonos inteligentes y terminales en objetos cotidianos, como un refrigerador o un par de anteojos. Las tecnologías subyacentes para respaldar la computación ubicua incluyen Internet, middleware avanzado, sistema operativo, código móvil, sensores, microprocesadores, nuevas interfaces de E/S y de usuario, redes informáticas, protocolos móviles, ubicación y posicionamiento, y nuevos materiales.

Este paradigma también se describe como computación generalizada, inteligencia ambiental o "todo el software". Cada término enfatiza aspectos ligeramente diferentes. Cuando se refiere principalmente a los objetos involucrados, también se conoce como computación física, Internet de las cosas, computación háptica y "cosas que piensan". En lugar de proponer una definición única para la computación ubicua y para estos términos relacionados, se ha propuesto una taxonomía de propiedades para la computación ubicua, a partir de la cual se pueden describir diferentes tipos o versiones de sistemas y aplicaciones ubicuos.

Los temas de computación ubicua incluyen: computación distribuida, computación móvil, computación de ubicación, redes móviles, redes de sensores, interacción humano-computadora, tecnologías de hogares inteligentes conscientes del contexto e inteligencia artificial.

Conceptos básicos

La computación ubicua es el concepto de usar computadoras pequeñas conectadas a Internet y de bajo costo para ayudar con las funciones diarias de manera automatizada. Por ejemplo, un entorno informático ubicuo doméstico podría interconectar la iluminación y los controles ambientales con monitores biométricos personales entretejidos en la ropa para que las condiciones de iluminación y calefacción en una habitación puedan modularse, de forma continua e imperceptible. Otro escenario común postula que los refrigeradores "conscientes" de sus contenidos debidamente etiquetados, capaz tanto de planificar una variedad de menús a partir de la comida disponible, como de advertir a los usuarios de comida rancia o en mal estado.

La computación ubicua presenta desafíos en las ciencias de la computación: en el diseño e ingeniería de sistemas, en el modelado de sistemas y en el diseño de interfaz de usuario. Los modelos contemporáneos de interacción humano-computadora, ya sea por línea de comandos, controlados por menús o basados en GUI, son inapropiados e inadecuados para el caso ubicuo. Esto sugiere que el "natural" Aún no ha surgido un paradigma de interacción apropiado para una computación ubicua completamente robusta, aunque también se reconoce en el campo que, en muchos sentidos, ya estamos viviendo en un mundo ubicomp (consulte también el artículo principal sobre interfaces de usuario naturales). Los dispositivos contemporáneos que brindan algún apoyo a esta última idea incluyen teléfonos móviles, reproductores de audio digital, etiquetas de identificación por radiofrecuencia, GPS y pizarras interactivas.

Mark Weiser propuso tres formas básicas para los dispositivos informáticos ubicuos:

• Tabs: un dispositivo portátil que es de aproximadamente un centímetro de tamaño
• Pads: un dispositivo portátil que es aproximadamente un decímetro de tamaño
• Juntas: un dispositivo de visualización más grande interactivo que es de aproximadamente un metro de tamaño

Todos los dispositivos informáticos ubicuos propuestos por Mark Weiser se basan en dispositivos planos de diferentes tamaños con una pantalla visual. Más allá de esos conceptos, existe una gran variedad de otros dispositivos informáticos ubicuos que podrían existir. Algunas de las formas adicionales que se han conceptualizado son:

• Dust: dispositivos miniaturizados pueden estar sin pantallas de salida visual, por ejemplo micro sistemas electromecánicos (MEMS), que van desde nanometros a través de micrometros a milímetros. Vea también el polvo inteligente.
• Skin: telas basadas en emisores de luz y polímeros conductivos, dispositivos de ordenador orgánicos, se pueden formar en superficies y productos de pantalla no planas más flexibles como ropa y cortinas, vea la pantalla OLED. El dispositivo MEMS también se puede pintar sobre varias superficies para que una variedad de estructuras físicas del mundo puedan actuar como superficies en red de MEMS.
• Clay: conjuntos de MEMS se pueden formar en formas tridimensionales arbitrarias como artefactos que se parecen a muchos tipos diferentes de objeto físico (ver también interfaz tangible).

En Manuel Castells' libro The Rise of the Network Society, Castells presenta el concepto de que va a haber una evolución continua de los dispositivos informáticos. Afirma que progresaremos desde las microcomputadoras independientes y los mainframes descentralizados hacia la computación generalizada. Castells' modelo de un sistema informático generalizado, utiliza el ejemplo de Internet como el comienzo de un sistema informático generalizado. La progresión lógica de ese paradigma es un sistema en el que esa lógica de red se vuelve aplicable en todos los ámbitos de la actividad diaria, en todos los lugares y en todos los contextos. Castells prevé un sistema en el que miles de millones de dispositivos de intercomunicación ubicuos y en miniatura se extenderán por todo el mundo, "como pigmento en la pintura de la pared".

Se puede considerar que la computación ubicua consta de muchas capas, cada una con sus propias funciones, que juntas forman un solo sistema:

• Capa 1: capa de gestión de tareas
  • Supervisa la tarea, contexto e índice del usuario
  • La tarea del usuario de mapa para necesitar los servicios en el medio ambiente
  • Gestión de dependencias complejas
• Capa 2: capa de gestión del medio ambiente
  • Supervisar un recurso y sus capacidades
  • Para mapear la necesidad de servicio, nivel de usuario estados de capacidades específicas
• Capa 3: capa de medio ambiente
  • Supervisar un recurso pertinente
  • Gestionar la fiabilidad de los recursos

Historia

Mark Weiser acuñó la frase "computación ubicua" alrededor de 1988, durante su mandato como Jefe de Tecnología del Centro de Investigación Xerox Palo Alto (PARC). Tanto solo como con el director y científico jefe de PARC, John Seely Brown, Weiser escribió algunos de los primeros artículos sobre el tema, definiéndolo en gran medida y esbozando sus principales preocupaciones.

Reconocer los efectos de ampliar la potencia de procesamiento

Reconociendo que la extensión del poder de procesamiento a los escenarios cotidianos requeriría una comprensión de los fenómenos sociales, culturales y psicológicos más allá de su ámbito adecuado, Weiser fue influenciado por muchos campos fuera de la informática, incluida la "filosofía, la fenomenología, la antropología, la psicología, posmodernismo, sociología de la ciencia y crítica feminista". Fue explícito sobre "los orígenes humanísticos del 'ideal invisible en el pensamiento posmodernista'", haciendo referencia también a la novela irónicamente distópica de Philip K. Dick Ubik.

Andy Hopper de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, propuso y demostró el concepto de "Teletransportación" – donde las aplicaciones siguen al usuario dondequiera que se mueva.

Roy Want, mientras era investigador y estudiante de Andy Hopper en la Universidad de Cambridge, trabajó en el "Active Badge System", que es un sistema informático de ubicación avanzado donde la movilidad personal se fusiona con la informática.

Bill Schilit (ahora en Google) también realizó un trabajo anterior en este tema y participó en el primer taller de informática móvil realizado en Santa Cruz en 1996.

Ken Sakamura de la Universidad de Tokio, Japón, dirige el Laboratorio de redes ubicuas (UNL), Tokio, así como el T-Engine Forum. El objetivo conjunto de la especificación Ubiquitous Networking de Sakamura y el foro T-Engine es permitir que cualquier dispositivo cotidiano transmita y reciba información.

El MIT también ha contribuido con importantes investigaciones en este campo, en particular el consorcio Things That Think (dirigido por Hiroshi Ishii, Joseph A. Paradiso y Rosalind Picard) en el Media Lab y el esfuerzo de CSAIL conocido como Project Oxígeno. Otros contribuyentes importantes incluyen el Laboratorio Ubicomp de la Universidad de Washington (dirigido por Shwetak Patel), el Laboratorio DartNets de Dartmouth College, la Facultad de Computación de Georgia Tech, el Laboratorio de Computación People Aware de la Universidad de Cornell, Programa de Telecomunicaciones Interactivas de NYU, Departamento de Informática de UC Irvine, Microsoft Research, Intel Research and Equator, Ajou University UCRi & CUS.

Ejemplos

Uno de los primeros sistemas ubicuos fue "Live Wire" de la artista Natalie Jeremijenko, también conocido como "Dangling String", instalado en Xerox PARC durante Mark Weiser' s tiempo allí. Este era un trozo de cuerda conectado a un motor paso a paso y controlado por una conexión LAN; la actividad de la red hizo que la cuerda se contrajera, produciendo una indicación de tráfico perceptible en la periferia. Weiser llamó a esto un ejemplo de tecnología tranquila.

Una manifestación actual de esta tendencia es la amplia difusión de los teléfonos móviles. Muchos teléfonos móviles admiten transmisión de datos de alta velocidad, servicios de video y otros servicios con una poderosa capacidad computacional. Aunque estos dispositivos móviles no son necesariamente manifestaciones de la computación ubicua, existen ejemplos, como el Proyecto Yaoyorozu ('Ocho millones de dioses') de Japón, en el que los dispositivos móviles, junto con etiquetas de identificación por radiofrecuencia, demuestran que la computación ubicua ya está presente de alguna forma.

Ambient Devices ha producido un "orbe", un "tablero de mandos" y una "baliza meteorológica": estos dispositivos decorativos reciben datos de una red inalámbrica e informan eventos actuales, como los precios de las acciones y el clima, como el Nabaztag producido por Violet Snowden.

El futurista australiano Mark Pesce ha producido una lámpara habilitada para LAMP de 52 LED altamente configurable que usa Wi-Fi llamada MooresCloud en honor a Gordon Moore.

La Corporación Unificada de Inteligencia Informática lanzó un dispositivo llamado Ubi: la computadora ubicua diseñado para permitir la interacción de voz con el hogar y brindar acceso constante a la información.

La investigación de la computación ubicua se ha centrado en crear un entorno en el que las computadoras permitan a los humanos centrar la atención en aspectos seleccionados del entorno y operar en funciones de supervisión y formulación de políticas. La computación ubicua enfatiza la creación de una interfaz de computadora humana que pueda interpretar y respaldar las intenciones de un usuario. Por ejemplo, el Proyecto Oxígeno del MIT busca crear un sistema en el que la computación sea tan omnipresente como el aire:

En el futuro, el cálculo será centrado en el ser humano. Estará disponible libremente en todas partes, como baterías y tomas de corriente, o oxígeno en el aire que respiramos... No necesitaremos llevar nuestros propios dispositivos con nosotros. En cambio, los dispositivos genéricos configurables, ya sea portátiles o integrados en el medio ambiente, nos traerán computación, siempre que lo necesitemos y dondequiera que estemos. Mientras interactuamos con estos dispositivos "anónimos", adoptarán nuestras personalidades de información. Ellos respetarán nuestros deseos de privacidad y seguridad. No tendremos que escribir, hacer clic o aprender la jerga nueva del ordenador. En cambio, nos comunicaremos naturalmente, usando discursos y gestos que describen nuestra intención...

Esta es una transición fundamental que no busca escapar del mundo físico y "entrar en un ciberespacio metálico infestado de gigabytes" sino que nos trae las computadoras y las comunicaciones, haciéndolas "sinónimo de las tareas útiles que realizan".

Los robots de red vinculan redes ubicuas con robots, contribuyendo a la creación de nuevos estilos de vida y soluciones para abordar una variedad de problemas sociales, incluido el envejecimiento de la población y la atención de enfermería.

Problemas

La privacidad es fácilmente la crítica más citada de la computación ubicua (ubicomp) y puede ser la mayor barrera para su éxito a largo plazo.

Centros de investigación

Esta es una lista de instituciones notables que afirman tener un enfoque en la computación ubicua ordenada por país:

Canadá

Laboratorio de medios topológicos, Universidad de Concordia, Canadá

Finlandia

Grupo de Imágenes Comunitarias, Universidad de Oulu, Finlandia

Alemania

Oficina de Telecooperación (TECO), Instituto de Tecnología de Karlsruhe, Alemania

India

Centro de Recursos de Investigación de Computación Ubicua (UCRC), Centro para el Desarrollo de Computación Avanzada

Pakistán

Centro de Investigación en Computación Ubicua (CRUC), Karachi, Pakistán.

Suecia

Centro de Vida Móvil, Universidad de Estocolmo

Reino Unido

Laboratorio de realidad mixta, Universidad de Nottingham