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 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)。隨著社會的發(fā)展和進步，群智感知網(wǎng)絡(luò)得到了快速的發(fā)展，同時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烈，隨著無線通信和傳感器技術(shù)的發(fā)展，智能手機、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，具有非常強大的計算、感知、儲存以及通信能力。隨著無線移動設(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)進入到一個新的發(fā)展時期。

1 群智感知網(wǎng)絡(luò)的基本特征分析

（1）低成本特點。在城市發(fā)展的過程中，移動設(shè)備和車輛比較多，并且不需要專門的部署。人的移動性特點能夠進一步促進感知覆蓋和數(shù)據(jù)移動設(shè)備持有人員隨機到達不同的點，可以隨時隨地的感知。移動節(jié)點的相互接觸，采取機會傳輸模式在相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展數(shù)據(jù)的傳輸和感知。

（2）維護簡便。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點具有非常好的能量供給、計算、存儲以及通信能力。節(jié)點通常通過持有者進行相應(yīng)的管理和維護，并且處于非常好的工作狀態(tài)。用戶根據(jù)需求隨時對自己的手機等移動設(shè)備進行充電。

（3）系統(tǒng)的擴展性。在實際的發(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)相對比，群智感知網(wǎng)路借助普適的移動設(shè)備，能夠以最小的成本對整個城市的環(huán)境質(zhì)量進行監(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，通過藍牙和手機實現(xiàn)連接，最終完成感知數(shù)據(jù)的上傳。在手機等設(shè)備中，借助其麥克風功能進行環(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，對不同地區(qū)的水質(zhì)和垃圾進行記錄，深入了解水污染的情況。

（2）智能交通。借助移動感知設(shè)備能夠?qū)Τ鞘新窙r的信息進行收集和處理，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軌跡，對交通情況進行預(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。利用移動設(shè)備的攝像頭感知當前交通燈的顏色，根據(jù)車輛之間的信息共享，對交通燈的變化進行預(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。對用戶GPS信息進行采集，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)手機網(wǎng)絡(luò)的信號質(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)合智能手機了解城市的停車位情況。

（4）公共安全。借助移動感知設(shè)備能夠及時了解突發(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。利用手機中的藍牙掃描功能，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，通過感知信息的對比和分析，深入了解自身的行為習慣，獲取所需的信息內(nèi)容，不斷改進自己的行為模式。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，分享喜歡的事物，對比相互之間的飲食習慣，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)共性平臺的構(gòu)建。目前，在社會的各個行業(yè)，各種類型的群智感知網(wǎng)絡(luò)被設(shè)計和開發(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)。此種相互獨立的設(shè)計和開發(fā)模式效率非常低，導(dǎo)致不少的資源浪費。因此，群智感知網(wǎng)絡(luò)的共性平臺構(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、麥克風以及攝像頭等設(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，需要對前端處理進行有效的設(shè)計，增強數(shù)據(jù)的質(zhì)量，消除數(shù)據(jù)中的噪聲、對異常數(shù)據(jù)采取過濾措施，恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，增強圖象的畫面質(zhì)量等。同時需要做好情境推斷，對用戶的交通模式、運動方式以及周圍環(huán)境進行推斷。

（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，移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的連接進行感知數(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，給移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)帶來很大的壓力。以此，需要設(shè)計出更加有效的數(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共享，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

（4）群智感知中數(shù)據(jù)價值發(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)性強的特點，需要對這些數(shù)據(jù)信息進行智能化的分析和發(fā)掘，從中找出具有價值的信息，充分發(fā)揮其價值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到信息最終到知識的質(zhì)變。在數(shù)據(jù)信息價值的發(fā)掘中，設(shè)計大數(shù)據(jù)的存儲和處理、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，需要對節(jié)點的能量、帶寬以及計算方面的資源限制等問題進行克服，能夠有效實現(xiàn)其實用性。隨著時間的不斷變化，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，需要思考選擇的方式，面對大量的、不同感知能力的用戶，需要采取更有針對性的選擇方式，在資源限制的情況下，對感知和通信資源進行合理的調(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)當受到足夠的重視。

（6）群智感知網(wǎng)絡(luò)激勵機制的構(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、計算、存儲以及通信等各種各樣類型的資源，同時用戶可能面臨著隱私泄露的威脅，因此，在實際的應(yīng)用中，需要注重激勵機制的構(gòu)建，對用戶參與感知時的付出，給予相應(yīng)的補償。通過激勵機制的構(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)的保護措施，保護用戶的各項隱私信息，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，日常活動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，實現(xiàn)更多創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，同時面臨著更多的問題和挑戰(zhàn)。在實際的應(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)，對其進行深入的發(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.移動群智感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨安全挑戰(zhàn)[J].科技導(dǎo)報, 2015.

大同市科技計劃基金項目（項目名稱：大同市科技成果轉(zhuǎn)化信息服務(wù)平臺建設(shè)；項目編號：2018187）。