解析群智感知網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及挑戰(zhàn)

◆薄文彥

解析群智感知網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及挑戰(zhàn)

◆薄文彥

（山西大同大學(xué) 山西 037009）

群智感知網(wǎng)絡(luò)作為一種新型的物聯(lián)網(wǎng)感知模式，借助相應(yīng)的普式感知設(shè)備收集的特定范圍中個(gè)體、情景以及環(huán)境的感知數(shù)據(jù)，有效完成復(fù)雜的社會(huì)感知任務(wù)，在此基礎(chǔ)上提供豐富的應(yīng)用服務(wù)。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，群智感知網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，同時(shí)也面臨著較大的挑戰(zhàn)。本文根據(jù)群智感知網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，分析其應(yīng)用的典型領(lǐng)域，深入分析面臨的問題的挑戰(zhàn)，希望能夠給相關(guān)人員帶來幫助。

群智感知網(wǎng)絡(luò)；發(fā)展；挑戰(zhàn)

0 引言

隨著物聯(lián)網(wǎng)的深入發(fā)展，物理環(huán)境的透徹感知需求更加強(qiáng)烈，隨著無線通信和傳感器技術(shù)的發(fā)展，智能手機(jī)、平板電腦以及車載感知設(shè)備等終端設(shè)備中具有更多的傳感器，具有非常強(qiáng)大的計(jì)算、感知、儲(chǔ)存以及通信能力。隨著無線移動(dòng)設(shè)備的的普及，傳感器提供感知服務(wù)發(fā)展的大環(huán)境下，物聯(lián)網(wǎng)通過移動(dòng)設(shè)備提供的感知服務(wù)更加透徹、全面，其規(guī)模更大，內(nèi)容更加復(fù)雜，群智感知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。

1 群智感知網(wǎng)絡(luò)的基本特征分析

（1）低成本特點(diǎn)。在城市發(fā)展的過程中，移動(dòng)設(shè)備和車輛比較多，并且不需要專門的部署。人的移動(dòng)性特點(diǎn)能夠進(jìn)一步促進(jìn)感知覆蓋和數(shù)據(jù)移動(dòng)設(shè)備持有人員隨機(jī)到達(dá)不同的點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地的感知。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的相互接觸，采取機(jī)會(huì)傳輸模式在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展數(shù)據(jù)的傳輸和感知。

（2）維護(hù)簡便。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)具有非常好的能量供給、計(jì)算、存儲(chǔ)以及通信能力。節(jié)點(diǎn)通常通過持有者進(jìn)行相應(yīng)的管理和維護(hù)，并且處于非常好的工作狀態(tài)。用戶根據(jù)需求隨時(shí)對(duì)自己的手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行充電。

（3）系統(tǒng)的擴(kuò)展性。在實(shí)際的發(fā)展過程中，只需要招募更多的用戶能夠滿足系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展。群智感知網(wǎng)絡(luò)是物聯(lián)網(wǎng)新型的感知方式，通過普適的移動(dòng)感知設(shè)備完成更大規(guī)模和更加復(fù)雜的感知任務(wù)。

2 群智感知網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用分析

（1）環(huán)境監(jiān)測。和傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)相對(duì)比，群智感知網(wǎng)路借助普適的移動(dòng)設(shè)備，能夠以最小的成本對(duì)整個(gè)城市的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測。借助手持類型的空氣質(zhì)量傳感器能夠有效測量空氣的污染情況，通過藍(lán)牙和手機(jī)實(shí)現(xiàn)連接，最終完成感知數(shù)據(jù)的上傳。在手機(jī)等設(shè)備中，借助其麥克風(fēng)功能進(jìn)行環(huán)境噪聲的測量，并且收集大量用戶的感知數(shù)據(jù)，促使城市環(huán)境噪聲地圖的完善。借助用戶的拍照以及文本描述，對(duì)不同地區(qū)的水質(zhì)和垃圾進(jìn)行記錄，深入了解水污染的情況。

（2）智能交通。借助移動(dòng)感知設(shè)備能夠?qū)Τ鞘新窙r的信息進(jìn)行收集和處理，之后反饋給用戶，為用戶提供更加智能化的出行線路，方便用戶的出行。利用傳感器可以收集用戶的移動(dòng)軌跡，對(duì)交通情況進(jìn)行預(yù)測，了解交通延遲的情況等，為用戶提供更加合適的出行線路。利用移動(dòng)設(shè)備的攝像頭感知當(dāng)前交通燈的顏色，根據(jù)車輛之間的信息共享，對(duì)交通燈的變化進(jìn)行預(yù)測，幫助駕駛?cè)藛T調(diào)整行駛速度，有效的減少停車次數(shù)，減少能源的使用，有效改善城市的交通情況。對(duì)用戶GPS信息進(jìn)行采集，結(jié)合用戶的能源使用情況，為用戶提供低能耗的綠色出行線路。

（3）城市管理。借助移動(dòng)終端設(shè)備能夠?qū)Τ鞘械幕A(chǔ)設(shè)施開展監(jiān)測工作，幫助相關(guān)人員更好的開展管理和規(guī)劃工作，給相關(guān)單位人員的決策提供有效的輔助。根據(jù)手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量，收集用戶的感知數(shù)據(jù)，構(gòu)建出網(wǎng)絡(luò)覆蓋地圖。通過加速器和GPS裝置了解城市道路的顛簸情況，根據(jù)車輛上的超聲波傳感器，結(jié)合智能手機(jī)了解城市的停車位情況。

（4）公共安全。借助移動(dòng)感知設(shè)備能夠及時(shí)了解突發(fā)事件，開展預(yù)測工作，有效避免事故的發(fā)生，借助用戶捕獲的相關(guān)視頻、圖片等各種信息內(nèi)容幫助刑偵人員開展案件調(diào)查。利用手機(jī)中的藍(lán)牙掃描功能，了解城市公共場所的人群密度。借助相應(yīng)的感知平臺(tái)能夠獲取相應(yīng)的視頻和圖片信息，尋找丟失的孩子、犯罪嫌疑人員等。

（5）社交服務(wù)。借助相應(yīng)的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)，用戶可以分享相互之間的感知信息，通過感知信息的對(duì)比和分析，深入了解自身的行為習(xí)慣，獲取所需的信息內(nèi)容，不斷改進(jìn)自己的行為模式。在社交網(wǎng)絡(luò)中可以分享道路的情況，尋找更好的行駛線路，也可以通過相應(yīng)的平臺(tái)，分享喜歡的事物，對(duì)比相互之間的飲食習(xí)慣，幫助控制用戶控制飲食，提供相應(yīng)的飲食建議。

3 群智感知網(wǎng)絡(luò)面臨的問題和挑戰(zhàn)

（1）群智感知網(wǎng)絡(luò)共性平臺(tái)的構(gòu)建。目前，在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)，各種類型的群智感知網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計(jì)和開發(fā)，通常具有相似和重疊的功能，根據(jù)相同或者相互關(guān)聯(lián)的感知數(shù)據(jù)，帶來數(shù)據(jù)收集、資源分配、安全隱私等一系列的問題和挑戰(zhàn)。此種相互獨(dú)立的設(shè)計(jì)和開發(fā)模式效率非常低，導(dǎo)致不少的資源浪費(fèi)。因此，群智感知網(wǎng)絡(luò)的共性平臺(tái)構(gòu)建是現(xiàn)階段需要解決的重要問題。

（2）群智感知數(shù)據(jù)的前端處理工作。在傳感器信息采集的過程中，GPS、加速計(jì)、麥克風(fēng)以及攝像頭等設(shè)備數(shù)據(jù)通常存在比較大的噪聲，數(shù)據(jù)不夠完整并且冗余，很難直接使用。因此，需要對(duì)前端處理進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的質(zhì)量，消除數(shù)據(jù)中的噪聲、對(duì)異常數(shù)據(jù)采取過濾措施，恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，增強(qiáng)圖象的畫面質(zhì)量等。同時(shí)需要做好情境推斷，對(duì)用戶的交通模式、運(yùn)動(dòng)方式以及周圍環(huán)境進(jìn)行推斷。

（3）群智感知數(shù)據(jù)的傳輸效率問題。不少的群智感知應(yīng)用，需要采取連續(xù)的數(shù)據(jù)采集方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)中心，移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的連接進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的傳輸，造成用戶設(shè)備數(shù)量和數(shù)據(jù)流量的增加，給移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來很大的壓力。以此，需要設(shè)計(jì)出更加有效的數(shù)據(jù)傳輸方式，如根據(jù)短距離無線通信的方式，利用用戶之間的接觸或者熱點(diǎn)共享，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

（4）群智感知中數(shù)據(jù)價(jià)值發(fā)掘問題。群智感知數(shù)據(jù)的來源通常是不同的用戶和傳感器，具有模態(tài)樣式多、關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，需要對(duì)這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能化的分析和發(fā)掘，從中找出具有價(jià)值的信息，充分發(fā)揮其價(jià)值，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息最終到知識(shí)的質(zhì)變。在數(shù)據(jù)信息價(jià)值的發(fā)掘中，設(shè)計(jì)大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理以及多模態(tài)數(shù)據(jù)發(fā)掘等多方面的技術(shù)，是其面臨的重要的挑戰(zhàn)。

（5）群智感知網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)化的問題。在群智感知網(wǎng)絡(luò)不斷應(yīng)用的過程中，需要對(duì)節(jié)點(diǎn)的能量、帶寬以及計(jì)算方面的資源限制等問題進(jìn)行克服，能夠有效實(shí)現(xiàn)其實(shí)用性。隨著時(shí)間的不斷變化，用戶的數(shù)量和傳感器的可用性發(fā)生著變化，很難通過對(duì)能量和帶寬的需求開展建模和預(yù)測工作，感知任務(wù)難以有效的完成。在有效的用戶子集選擇時(shí)，需要思考選擇的方式，面對(duì)大量的、不同感知能力的用戶，需要采取更有針對(duì)性的選擇方式，在資源限制的情況下，對(duì)感知和通信資源進(jìn)行合理的調(diào)度。資源的優(yōu)化是群智感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要挑戰(zhàn)，應(yīng)當(dāng)受到足夠的重視。

（6）群智感知網(wǎng)絡(luò)激勵(lì)機(jī)制的構(gòu)建問題。群智感知網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，需要借助大量用戶的參與，用戶在參與群智感知的過程中，需要消耗設(shè)備的電量、計(jì)算、存儲(chǔ)以及通信等各種各樣類型的資源，同時(shí)用戶可能面臨著隱私泄露的威脅，因此，在實(shí)際的應(yīng)用中，需要注重激勵(lì)機(jī)制的構(gòu)建，對(duì)用戶參與感知時(shí)的付出，給予相應(yīng)的補(bǔ)償。通過激勵(lì)機(jī)制的構(gòu)架，才能夠吸引更多的用戶，采集到更多的有質(zhì)量的數(shù)據(jù)信息。

（7）群智感知網(wǎng)絡(luò)中的安全以及隱私保護(hù)問題。群智感知網(wǎng)絡(luò)面臨著用戶信息和隱私泄露的情況，因此，需要采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保護(hù)用戶的各項(xiàng)隱私信息，盡可能的完成數(shù)據(jù)的采集任務(wù)。例如，通過用戶的相關(guān)傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的感知，獲取用戶的精確位置信息，在長期的監(jiān)測和分析中，能夠獲取到用戶的家庭和工作住址，日?；顒?dòng)的范圍以及常用的交通線路等。

4 結(jié)語

總之，群智感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的新型感知方式，實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)面臨著更多的問題和挑戰(zhàn)。在實(shí)際的應(yīng)用中，如果吸引更多的用戶參與到群智感知網(wǎng)絡(luò)，借助更多類型的傳感器獲取更多的感知數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行深入的發(fā)掘和利用，可以為人們的生活和工作提供更好的保障。

[1]趙東, 馬華東.群智感知網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及挑戰(zhàn)[J].信息通信技術(shù), 2014.

[2]王鉦淇.移動(dòng)群智感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨安全挑戰(zhàn)[J].科技導(dǎo)報(bào), 2015.

大同市科技計(jì)劃基金項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱：大同市科技成果轉(zhuǎn)化信息服務(wù)平臺(tái)建設(shè)；項(xiàng)目編號(hào)：2018187）。