Pervasive computing, jota kutsutaan myös nimellä ubiquitous computing, on kasvava suuntaus, jossa laskentakapasiteettia (yleensä mikroprosessoreiden muodossa) upotetaan jokapäiväisiin esineisiin, jotta ne voisivat kommunikoida tehokkaasti ja suorittaa hyödyllisiä tehtäviä tavalla, joka minimoi loppukäyttäjän tarpeen olla vuorovaikutuksessa tietokoneiden kanssa tietokoneina. Pervasive computing -laitteet ovat verkkoon kytkettyjä ja jatkuvasti käytettävissä.
Toisin kuin työpöytälaskennassa, pervasive computing voi tapahtua millä tahansa laitteella, milloin tahansa, missä tahansa paikassa ja missä tahansa tietomuodossa minkä tahansa verkon kautta, ja se voi siirtää tehtäviä tietokoneelta toiselle esimerkiksi käyttäjän siirtyessä autosta toimistoonsa. Pervasive computing -laitteita ovat kehittyneet:
- kannettavat tietokoneet;
- kannettavat tietokoneet;
- älypuhelimet;
- tabletit;
- puettavat laitteet;
- ja anturit (esimerkiksi laivastonhallinta- ja putkistokomponenteissa, valaistusjärjestelmissä ja laitteissa).
Tiheästi mobiililaskennan seuraajana pidetty ubiikkilaskenta sisältää yleensä langattomia viestintä- ja verkkotekniikoita, mobiililaitteita, sulautettuja järjestelmiä, puettavia tietokoneita, radiotaajuustunnisteita (RFID), väliohjelmistoja ja ohjelmistoagentteja. Internet-ominaisuudet, puheentunnistus ja tekoäly (AI) ovat usein myös mukana.
Miten kaikkialla läsnä olevaa tietotekniikkaa käytetään
Pervasive computing -sovellukset on suunniteltu kuluttajakäyttöön ja auttamaan ihmisiä työnsä tekemisessä.
Esimerkki kaikkialla läsnä olevasta tietotekniikasta on Applen rannekello (Apple Watch), joka hälyttää käyttäjää puhelinsoitosta ja sallii puhelun loppuunsaattamisen rannekellon kautta. Toinen esimerkki on, kun Audibleen, Amazonin äänikirjapalvelimeen, rekisteröitynyt käyttäjä aloittaa kirjansa Audible-sovelluksen avulla älypuhelimella junassa ja jatkaa kirjan kuuntelua Amazon Echon kautta kotona.
Ympäristöä, jossa kaikkialla läsnä olevat laitteet kykenevät jonkinlaiseen tietojenkäsittelyyn, voidaan pitää kaikkialla läsnä olevana tietojenkäsittely-ympäristönä. Ubiquitous computingin tutkimukseen ja kehitykseen (T&K) rahaa käyttäviä toimialoja ovat muun muassa seuraavat:
- energia
- viihde
- terveydenhuolto
- logistiikka
- sotilaallinen
Tärkeys
Koska läpäisevät laskentajärjestelmät kykenevät keräämään, käsittelemään ja välittämään dataa, ne kykenevät sopeutumaan datan asiayhteyteen ja toimintaan. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan verkkoa, joka pystyy ymmärtämään ympäristöään ja parantamaan ihmisten kokemusta ja elämänlaatua.
Historiaa
Ubiquitous computing aloitettiin ensimmäisen kerran Olivettin tutkimuslaboratoriossa Cambridgessa, Englannissa, jossa luotiin Active Badge, työntekijän henkilöllisyystodistuksen kokoinen ”klipsitietokone”, jonka avulla yritys pystyi seuraamaan ihmisten sijaintia rakennuksessa sekä esineitä, joihin he olivat kiinnitettyinä.
Kuvaus:
Mark Weiser, jota pidetään pitkälti kaikkialla läsnä olevan tietojenkäsittelyn isänä, ja hänen kollegansa Xerox PARC:ssä alkoivat pian sen jälkeen rakentaa kaikkialla läsnä olevien tietojenkäsittelylaitteiden varhaisia versioita ”välilehtien”, ”tyynyjen” ja ”taulujen” muodossa.”
Weiser kuvasi ubiikkisen tietojenkäsittelyn käsitettä näin:
PARC:n yhteiskuntatieteilijöiden, filosofien ja antropologien innoittamana olemme yrittäneet tarkastella radikaalisti sitä, millaista tietojenkäsittelyn ja verkostoitumisen pitäisi olla. Uskomme, että ihmiset elävät käytäntöjensä ja hiljaisen tietämyksensä kautta, joten tehokkaimpia asioita ovat ne, jotka ovat käytännössä näkymättömiä käytössä. Tämä on haaste, joka vaikuttaa koko tietojenkäsittelytieteeseen. Alustava lähestymistapamme: Aktivoi maailma. Tarjotaan satoja langattomia tietokonelaitteita jokaista henkilöä ja toimistoa kohti kaikissa mittakaavoissa (1 tuuman näytöistä seinän kokoisiin). Tämä on vaatinut uutta työtä käyttöjärjestelmien, käyttöliittymien, verkkojen, langattomuuden, näyttöjen ja monien muiden alojen parissa. Kutsumme työtämme ”kaikkialla läsnä olevaksi tietotekniikaksi”. Tämä on eri asia kuin kämmentietokoneet, Dynabookit tai sormenpäässä oleva tieto. Se on näkymätöntä, kaikkialla olevaa tietojenkäsittelyä, joka ei asu minkäänlaisessa henkilökohtaisessa laitteessa, vaan se on kaikkialla metsässä.
Hän kirjoitti myöhemmin:
30 vuoden ajan suurin osa käyttöliittymäsuunnittelusta ja suurin osa tietokonesuunnittelusta on kulkenut ”dramaattisen” koneen polkua pitkin. Sen korkein ihanne on tehdä tietokoneesta niin jännittävä, niin ihana, niin mielenkiintoinen, että emme koskaan halua olla ilman sitä. Vähemmän kuljettua polkua kutsun ”näkymättömäksi”: sen korkein ihanne on tehdä tietokoneesta niin sisäänrakennettu, niin sopiva ja luonnollinen, että käytämme sitä ajattelematta sitä. (Olen kutsunut tätä käsitettä myös ”kaikkialla läsnä olevaksi tietotekniikaksi” ja sijoittanut sen juuret postmodernismiin.) Uskon, että seuraavan 20 vuoden aikana jälkimmäinen tie tulee hallitsemaan. Tämä ei kuitenkaan tule olemaan helppoa, sillä hyvin vähän nykyisen järjestelmämme infrastruktuurista säilyy hengissä. Olemme rakentaneet PARCissa neljän viime vuoden ajan versioita tulevasta infrastruktuurista tuuman, jalan ja metrin kokoisten tietokoneiden muodossa, joita kutsumme tableteiksi, tyynyiksi ja levyiksi. Prototyyppimme ovat joskus onnistuneet, mutta useammin ne ovat jääneet näkymättömiin. Sen perusteella, mitä olemme oppineet, tutkimme nyt joitakin uusia ubicompin suuntia, kuten kuuluisaa ”roikkuvan narun” näyttöä.
Termi pervasive computing syntyi 1990-luvun lopulla, ja sitä popularisoi pitkälti IBM:n pervasive computing -osaston perustaminen. Vaikka termi on nykyään synonyymi, professori Friedemann Mattern Sveitsin liittovaltion teknologiainstituutista Zürichissä totesi vuonna 2004 julkaistussa artikkelissa, että:
Weiser näki termin ”ubiquitous computing” akateemisemmassa ja idealistisemmassa mielessä huomaamattomana, ihmiskeskeisenä teknologiavisiona, joka ei toteudu vielä moniin vuosiin, mutta teollisuus on kuitenkin keksinyt termistä ”pervasive computing” hieman erilaisen sävyn. Vaikka kyse on myös läpäisevästä ja kaikkialla läsnä olevasta tietojenkäsittelystä, sen ensisijaisena tavoitteena on käyttää tätä tietojenkäsittelyä lähitulevaisuudessa sähköisen kaupankäynnin ja verkkopohjaisten liiketoimintaprosessien alalla. Tässä käytännönläheisessä muunnelmassa – jossa langattomalla viestinnällä on tärkeä rooli erilaisten mobiililaitteiden, kuten älypuhelinten ja kämmentietokoneiden, rinnalla – kaikkialla läsnä oleva tietojenkäsittely on jo saamassa jalansijaa käytännössä.
Yleensä läsnä oleva tietojenkäsittely ja esineiden internet
Esineiden internet (Internet of Things, IoT) on pitkälti kehittynyt läpäisevästä tietojenkäsittelystä. Vaikka jotkut väittävät, että eroa on vain vähän tai ei lainkaan, IoT on todennäköisesti enemmän linjassa läpäisevän tietojenkäsittelyn kanssa kuin Weiserin alkuperäisen näkemyksen mukaan kaikkialla läsnä olevan tietojenkäsittelyn kanssa.
Kuten läpäisevän tietojenkäsittelyn tapaan IoT:hen kytketyt laitteet kommunikoivat keskenään ja antavat ilmoituksia käytöstä. Läpäisevän tietojenkäsittelyn visio on laskentateho, joka on hajautettu laajalti jokapäiväiseen elämään jokapäiväisissä esineissä. IoT on matkalla kohti tätä visiota ja tekee tavallisista esineistä kytkettyjä laitteita, mutta vaatii toistaiseksi paljon konfigurointia ja ihmisen ja tietokoneen välistä vuorovaikutusta – jotain, mitä Weiserin ubiquitous computing ei vaadi.
IoT voi käyttää langattomia sensoriverkkoja. Nämä sensoriverkot keräävät tietoja laitteiden yksittäisiltä sensoreilta ennen niiden välittämistä IoT:n palvelimelle. Eräässä teknologian sovelluksessa, esimerkiksi kerättäessä tietoja siitä, kuinka paljon vettä vuotaa kaupungin vesijohtoverkosta, voi olla hyödyllistä kerätä tietoja ensin langattomasta sensoriverkosta. Toisissa tapauksissa, esimerkiksi puettavissa laskentalaitteissa, kuten Apple Watchissa, tietojen kerääminen ja käsittely on parempi lähettää suoraan internetissä olevalle palvelimelle, johon laskentatekniikka on keskitetty.
Pervasive computingin edut
Kuten edellä on kuvattu, pervasive computing vaatii vähemmän inhimillistä vuorovaikutusta kuin ubiquitous computing -ympäristö, jossa yhdistettyjä laitteita voi olla enemmän, mutta jossa tietojen poimiminen ja käsittely vaatii enemmän puuttumista.
Koska pervasive computing -järjestelmät kykenevät keräämään, käsittelemään ja välittämään dataa, ne kykenevät sopeutumaan datan asiayhteyteen ja toimintaan. Tämä tarkoittaa pohjimmiltaan sitä, että verkko, joka pystyy ymmärtämään ympäristöään ja parantamaan ihmiskokemusta ja elämänlaatua.
Esimerkkejä
Esimerkkejä läpäisevästä tietojenkäsittelystä ovat muun muassa sähköiset tiemaksujärjestelmät moottoriteillä; seurantasovellukset, kuten Life360, joka pystyy seuraamaan käyttäjän sijaintia, ajonopeutta ja älypuhelimen akkukestoa; Apple Watch; Amazon Echo; älykkäät liikennevalot; ja Fitbit.