第5章
智能信息设备
内容提要
不断膨胀的数字世界充
满了智能设备，
作为感知识别层最“智
能”的信息获取手段，
智能设备集中体现了多
样化的特征。
本章既回顾了传统的个
人计算机和PDA，也展
望新时代智能设备，并
就智能设备的运行平台
展开一定论述。
•第4章拓展了位置信息的定义并介绍了常见的定位系统
•本章重点介绍智能设备，涉及传统智能设备（个人计算
机/PDA）以及新时代的智能设备，并对智能设备的运
行平台做一定介绍。本章以介绍性为主，力图呈现感知
识别层信息获取手段多样化的特点。
内容回顾
智能设备概述
智能设备运行平台*
智能设备发展新趋势
我们对智能设备并不陌生，计算机就是传统的智能设
备。除了传统的智能设备，新时代的智能设备又提供
了哪些新的应用场景呢？
本章内容
智能设备：产生背景
信息技术的高速发展和广泛应用，改变了传统的生产、生活方式，给人
类社会的发展带来了深刻影响。适计算与分布式网络技术把计算嵌
入到环境中，实现了自然的人机交互，营造了以人为本的信息服务新环
境，是信息技术发展的趋势。
传统智能设备：个人计算机
计算机是一种能够按照指令对各种数据和信息进行自动加工和处
理的电子设备。它是诞生最早的智能设备，至今大部分个人计算机仍
然采用冯•诺依曼结构。
PDA (Personal Digital Assistant)是“个人数字助理”的简称，也可称为
掌上电脑；具有体积小，重量轻，便携等特点。其原先设计的用途
是为辅助个人生活琐事，故早期的PDA类似电子记事本，内建行事
历、联系人、工作、记事等基本软件，所以只要内建这四种功能体积又
小(差不多手掌大小)，就可称为PDA。
PDA可细分为电子词典、掌上计算机、手持计算机设备和个人通讯
助理机四大类。
传统智能设备：个人数字助理
未来PDA将会与现今的产品完全不同，PDA的尺寸会变得更小，同时会将
多种产品功能全部加以整合，更可个性化设定功能。
PDA在未来有无穷的发展。弱桌面计算机所有的功能都可在PDA上使用，
将节省大量空间，并提供更多方便。PDA是最有潜力的智能设备之一。
传统智能设备：个人数字助理（续）
新时代智能设备
物联网实现了信息空间和物理空间的融合，
营造了以人为本的信息服务新环境。
这种计算中心由计算机向人的迁移，引发了智能
设备的飞速发展，多种多样的智能设备应运而生。
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
新时代智能设备：车载设备
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
汽车电子占轿车成本30%，在
高档车还达到60%！
提前3秒预警能有效避免交通
事故发生；提前秒提醒驾
驶员能防止90%事故；提前
秒刹车能减少50%的碰撞
能量。
智能车载设备配合和智能流
量管理系统可以大幅度提高
交通效率。
远程车载信息服务系统
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
未来智能车载设备
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
辅助驾驶员驾驶汽车
•准确地判断车与障碍物之间的距离
•及时发出警报或自动刹车避让
提供人性化服务
•识别驾驶员驾驶的情绪和疲劳程度
•根据驾驶者的身体和心理状况选择不同的驾驶模
式
•将旅途没有播放完的视频切换到手机或家里中的
电脑、电视上继续观看
新时代智能设备：数字标牌
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
数字标牌（Digital Signage)是一种全新的媒体概
念， 指的是在大型商场、超市、酒店大堂、饭店、影
院及其他人流汇聚的公共场所，通过大屏幕终端显
示设备，发布商业、财经和娱乐信息的多媒体专
业视听系统。
智能数字标牌
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
•顾客可以通过自助购物车完成商品的选购过程
•通过商业管理信息系统，实现商家与顾客的互动
3D数字标牌
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
•3D数字标牌曾是人们心目中类似科幻般的未来科技。
•上海世博会法国馆去年推出了全球第一个真正实现全
3D实时互动体验的参展方虚拟展馆
物联网在健康监护中应用
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
网络化数字医疗设备
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
智能医疗设备
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
新时代智能设备：智能电视
智能车载设备
智能数字标牌
智能医疗设备
智能家电
智能手机
•传统的电视广播正在迅速向多数据流、网络优化
模式转换，通过提供社交网络、3D 游戏和流视频等
数字娱乐服务，为消费者提供全新的电视体验。
•像智能手机改变手
机体验那样智能电
视正在改变电视体
验
•用户可用基于语音、
手势和触摸功能的
全新电视界面改善
观看体验
新时代智能设备：智能手机
作业：
比较三种主流的
手机操作系统。
思考：
你还能想出哪些
新的手机APP(如
超级课程表)
•智能手机像个人电脑一样具有独立的操作系统，可以
由用户自行安装软件、游戏等第三方服务商提供的程
序，通过此类程序来扩展手机的功能，并可以通过移
动通讯网络实现无线网络接入。
•智能手机是由掌上电脑演变而来的，一种安装了嵌入
式操作系统的手机
•智能手机操作系统有：
• 可穿戴计算技术体现出“以人为本，人机合一”和“
无处不在的计算”的理念，有力地支持着“从人围着
计算机转，转向计算机围着人转” 这一计算机演变的
重要趋势。
• 可穿戴计算系统与人类紧密结合成一个整体，能够拓
展人的视觉、听觉，增强人的大脑记忆和应对外界环
境变化的能力，代表着计算机的一个重要的发展趋势。
• 可穿戴设备，是采用感知、识别、无线通信、云服务
等新一代信息技术以实现用户互动、生活娱乐、医疗
保健等功能的可以穿戴的移动智能终端。
可穿戴计算
• 可穿戴设备
苹果智能手表
349美元
• 可穿戴设备
ebble智能手表和三星Galaxy Note智能手表
小米手环
79元
• 可穿戴设备
谷歌
会说话的鞋子
NFC戒指 Brain Link意念头箍
儿童卫士手表
199元 1599元 289元
• 可穿戴设备
• 机器人学(robotics)是一个涉及计算机科学、人工智
能方法、智能控制、精密机械、信息传感技术、生物
工程的交叉学科
• 通过网络控制的智能机器人正在向我们展示出对世界
超强的感知能力与智能处理能力
• 智能机器人可以在物联网的环境保护、防灾救灾、安
全保卫、航空航天、军事，以及工业、农业、医疗卫
生等领域的应用中发挥重要的作用，必将成为物联网
的重要成员
机器人
• 工业机器人
• 农业机器人
29
• 服务机器人
• 医用机器人
• 微机器人与微操作机器人
• 仿人机器人
• 特种机器人：
救援机器人、危险环境工作的机器人与探险机器人
• 军用机器人
• 利用无人机对建筑物结构安全性数据的移动采集
• 利用海底爬行机器人实现海底环境数据的移动采集
智能设备概述
智能设备运行平台*
智能设备发展新趋势
物联网环境中设备具有硬件平台异构，高度动态和随
时移动的特点，需要建立多层适应性活动资源空间模
型，以实现可平滑过渡的层次化智能设备自适应管理
运行平台
本章内容
智能设备运行平台
物理环境中所有的设备都具有自己
的服务功能，中间层将发现的设备
的服务进行组合，通过协议解析和
归一化，为上层应用提供统一的借
口。物联网设备的智能性就体
现在异构的设备构成的系统具
有情境感知，任务迁移，智能
协作和多通道交互的特点。
情境感知 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
情境感知应用可捕获、分析多个对象之间的关系并作
出响应。情境感知过程涉及：情境信息的收集，情境
建模以及基于情境模型的普适应用。情境感知建模的
研究可以分为基于本体的方法和基于逻辑的方法两类。
基于本体的方法
采用本体方法描述物联
网中各类对象以及它们
之间的关系
基于逻辑的方法
情境感知接口包含上下
文信息元组，动作元组，
推导上下文和基于逻辑
的情境表达式。
任务迁移 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
无缝迁移平台的整体框架采用客户端/服务器模
式，如图所示
任务迁移（续） 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
•服务端主要提供组件下载，迁移任务的缓存管
理以及应用迁移相关数据的存储；应用端为无
缝迁移平台的核心，实现任务的中断和恢复。
•应用端采用三层设计：应用层，迁移管理层和基
础服务层。应用层实现支持任务迁移应用软件，在编
程模型基础上开发具体的应用程序；迁移管理层控制
应用端有关任务迁移的流程；基础服务层提供在OSGi
规范基础上拓展的服务。另外，情境管理作为第三方
组件，根据用户信息或环境变化等变化，决定是否发
起应用迁移。
智能协作 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
设备协作是指通过协调
不同设备提供的服务，整
合已有的可用服务的功能，
构造功能更为丰富的新的
组合服务。
在物联网系统中，用户任
务的执行可以随着用户位
置的变化从一个节点迁移
到另一个节点上。
多通道交互 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
多通道交互是指使用多种通道与计算机通信的一
种人机交互方式，其中“通道”指用户表达意图，执
行动作或感知反馈信息的通信方法。
国内外对于多通道交互的研究是从多个侧面展开的。
其中，多通道界面的心理学基础问题，软件体系结构，
多通道信息整合模型和算法，网络多通道用户界面以
及多通道软件的实际应用是重点。
目前，多通道信息整合技术研究方面的主要模型有：
面向任务的多通道界面结构模型，分层整合模
型和基于概率的指称整合模型。
多通道交互（续） 物联网设备的
智能性
情境感知
任务迁移
智能协作
多通道交互
智能设备概述
智能设备运行平台*
智能设备发展新趋势
随着物联网的诞生和发展，智能设备有了新的理解和
定位，呈现出更深入的智能化，更透彻的感知和更全
面的互联互通三大新趋势。
本章内容
智能设备发展新趋势
更深入的智能化：使用数据挖掘和分析
工具、科学模型和运算系统处理复杂的数
据分析、汇总和计算，整合分析海量的跨
地域、跨行业的信息，以支持决策和行动。
更全面的互联互通：将个人电子设备、
组织和政府信息系统中储存的信息交互和
共享，实时监控环境和业务状况。
更透彻的感知：利用任何可以随时随地
感知、测量、捕获和传递信息的设备、系
统或流程，便于立即采取应对措施和进行
长期规划。
智能设备发展新趋势
更深入的智能化：
物联网中设备融入了更深入的智能化，包含了两层意思：横向智能化和
纵向智能化。
纵向智能化是传统意义上的智能化，即在个体设备性能上的提升，利用
硬件设备更多样的功能和更强大的处理能力来实现设备的智能化。
横向智能化即在智能化的广度上做提升，让没有处理能力的简单设备也
融入整个智能系统中，通过给其他智能设备提供更加丰富的信息，并执行
其他智能设备做出的反馈和决策实现自身的智能化。
更深入的智能化 纵向智能化
横向智能化
智能设备发展新趋势
更全面的互联互通：
所有设备自由互联互通，
通过互联网实现更广
范围的互联互通。形成
一个数量庞大、功能完
备的设备群。
智能设备发展新趋势
更透彻的感知：
更透彻的感知是物理网向物理世界延伸的基础，这样的感知同样分为两个
层面：主动感知和被动感知。
主动感知即传统意义上的感知，通过分布在物理环境中的各种各样的传
感器设备来感知复杂多变的物理世界。
被动感知指除了设备主动感知环境的信息和状态外，设备会自动向周围
广播自身的功能和状态，以便与其他新加入环境的设备进行更好的协作。
设备可以被动获取环境中其设备发来的信息，包括它们的功能和状态等。
更透彻的感知 主动感知
被动感知
比如当进入一个房间后，穿戴的数据衣等感知设备
能够感知人体的基本生理数据，譬如判断出体温过
高时，将自动发送信号，请求启动空调等家电设备，
信号通过无线传感网络进行传递，并控制继电器进
行操作。
本章小结
内容回顾
本章介绍了传统智能设备和新时代智能设备的应用，并就智能设备运行平
台的特点展开论述，最后根据物联网的特点概括了智能设备发展的新趋势。
重点掌握
•举例说明传统智能设备和新时代智能设备的应用。
•掌握智能设备运行平台的主要特点（情境感知，任务迁移，智能协作，多
通道交互）。
•了解并举例说明智能设备发展的新趋势（更深入的智能化，更透彻的感知，
更全面的互联互通）。
Thank you!
