宋崢　EliTilevich

摘要：提出使用智能移動(dòng)設(shè)備之間的本地化協(xié)作彌補(bǔ)“云—端”協(xié)作的缺陷，可以以極低的成本實(shí)現(xiàn)設(shè)備性能的提升，降低設(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信和能量消耗。針對(duì)智能設(shè)備本地化協(xié)作中面臨的設(shè)備異構(gòu)性的問(wèn)題，提出了一種解釋型語(yǔ)言和相應(yīng)中間件支持，用于開(kāi)發(fā)智能終端間的協(xié)作應(yīng)用，并對(duì)協(xié)作應(yīng)用提供運(yùn)行時(shí)的支持。另外，還提出了移動(dòng)智能設(shè)備協(xié)作領(lǐng)域面臨的開(kāi)放性研究的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞： 移動(dòng)智能設(shè)備的協(xié)作； 設(shè)備異構(gòu)性； 資源查詢語(yǔ)言和中間件

移動(dòng)智能終端被用來(lái)泛指人生活中使用的，具有一定人機(jī)交互能力、計(jì)算能力、網(wǎng)絡(luò)連接能力的電子設(shè)備。目前移動(dòng)智能設(shè)備種類(lèi)繁多，功能也日益分化，包括以滿足人日常通信和網(wǎng)絡(luò)連接需求為主的智能手機(jī)；電量較多、屏幕較大且方便閱讀、處理器性能更強(qiáng)的平板電腦；以傳感器信息采集目的為主的穿戴式設(shè)備；以及各種用于家居、工業(yè)的片上系統(tǒng)以及車(chē)載終端等。

移動(dòng)智能終端的常見(jiàn)特征是體積較小，由電池供電。由于設(shè)備體積限制，移動(dòng)智能終端往往無(wú)法采用高功耗高性能的芯片，且電池電量有限。因此，對(duì)移動(dòng)設(shè)備上所執(zhí)行任務(wù)的用戶等待時(shí)間和電量消耗的優(yōu)化一直是移動(dòng)計(jì)算中較為重要研究方向之一。

1 云—端計(jì)算

“云—端”計(jì)算[1]是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)方向，其具體含義是：通過(guò)將計(jì)算量大的程序上傳到遠(yuǎn)程性能強(qiáng)大的服務(wù)器（云）執(zhí)行，將結(jié)果回傳至本地設(shè)備（端）顯示。以智能終端棋類(lèi)游戲的人機(jī)對(duì)弈為例：終端上傳目前所有棋子的位置，服務(wù)器端負(fù)責(zé)計(jì)算優(yōu)化的下一步選擇，將最優(yōu)的下一步策略回傳至本地。通過(guò)將復(fù)雜的計(jì)算上傳至云端計(jì)算性能強(qiáng)大的服務(wù)器執(zhí)行，移動(dòng)設(shè)備可以節(jié)省能量消耗，并降低用戶的等待時(shí)間。

云—端計(jì)算在實(shí)際應(yīng)用中，往往通過(guò)在服務(wù)器端啟動(dòng)與本地環(huán)境操作系統(tǒng)相同的虛擬機(jī)，將本地應(yīng)用中的代碼傳輸至云端執(zhí)行[2]。該實(shí)現(xiàn)機(jī)制使移動(dòng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)者不需要考慮復(fù)雜的部署問(wèn)題和服務(wù)器端程序開(kāi)發(fā)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作即優(yōu)化移動(dòng)應(yīng)用的響應(yīng)速度和能量消耗。

然而，云—端計(jì)算有如下缺陷：

（1）本地傳感器信息的收集無(wú)法由遠(yuǎn)程服務(wù)器端執(zhí)行。當(dāng)程序中含有獲取傳感器信息并進(jìn)一步處理時(shí)，由于云無(wú)法獲取本地的感知信息，此類(lèi)程序無(wú)法上傳至云執(zhí)行。

（2）當(dāng)程序處理對(duì)象數(shù)據(jù)龐大時(shí)候，上傳至云處理會(huì)消耗大量網(wǎng)絡(luò)資源。如需要上傳的數(shù)據(jù)是高清圖像時(shí)，其將占據(jù)大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，給用戶造成使用成本的提高，為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)造成壓力。文獻(xiàn)[3]中對(duì)云端執(zhí)行的能量進(jìn)行了建模，推導(dǎo)出計(jì)算量、上傳數(shù)據(jù)量與能耗變化的關(guān)系，證明了當(dāng)上傳數(shù)據(jù)較大時(shí)，云— 端計(jì)算會(huì)消耗大量用戶帶寬和能量。

（3）出于對(duì)隱私的考慮，部分用戶擔(dān)心通過(guò)不安全的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將隱私的數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)器上會(huì)極大增加隱私泄露的風(fēng)險(xiǎn)。

與此同時(shí)，隨著移動(dòng)智能終端性能和擁有量不斷提升，大量智能移動(dòng)終端存在空閑時(shí)隙，個(gè)人、家庭往往同時(shí)擁有多個(gè)、多種類(lèi)的移動(dòng)設(shè)備，云—端計(jì)算可被智能移動(dòng)終端的互相協(xié)作所替代，為移動(dòng)設(shè)備提供所需要的額外資源。

2 移動(dòng)智能終端協(xié)同的應(yīng)用

2.1 網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)

視頻流協(xié)作共享[4]最早在2012年提出：當(dāng)位置接近的移動(dòng)設(shè)備請(qǐng)求同一視頻時(shí)，服務(wù)器將視頻切分成幾部分，分別發(fā)送給各個(gè)設(shè)備，然后由設(shè)備間由近距離傳輸方式互相傳輸所缺少的視頻切片，組成視頻。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)總體流量較小，且近距離Wi-Fi/藍(lán)牙傳輸速度相對(duì)于運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)較快，降低了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，減少了用戶等待的時(shí)間。

從節(jié)省能耗的角度，文獻(xiàn)[5]中提出使用藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)，由簇頭結(jié)點(diǎn)收集近距離網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）發(fā)送至互聯(lián)網(wǎng)。該方法相比于各個(gè)結(jié)點(diǎn)獨(dú)立通過(guò)WLAN連接互聯(lián)網(wǎng)而言，降低了各結(jié)點(diǎn)用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯摹?/p>

部分移動(dòng)設(shè)備并不具備有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)（3G/4G）接入能力，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的共享尤為重要。文獻(xiàn)[6]中提出了使用藍(lán)牙進(jìn)行組網(wǎng)，通過(guò)Wi-Fi發(fā)送數(shù)據(jù)流，由有運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)接入能力的設(shè)備作為其他設(shè)備的代理。

2.2 計(jì)算能力增強(qiáng)

如某人想從手機(jī)相冊(cè)中搜索和某人的合影。由于圖像檢索計(jì)算量較大，當(dāng)手機(jī)中照片數(shù)量較多時(shí)，檢索會(huì)消耗大量時(shí)間。如通過(guò)3G/4G網(wǎng)絡(luò)將圖像發(fā)送至云端進(jìn)行檢索，則需要消耗大量網(wǎng)絡(luò)帶寬費(fèi)用和能耗。此時(shí)，如能通過(guò)Wi-Fi將相冊(cè)中圖像分發(fā)至此人所攜帶的pad或筆記本電腦上，由計(jì)算性能較強(qiáng)的多個(gè)設(shè)備同時(shí)執(zhí)行圖像檢索任務(wù)，將大大縮短任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，如圖1所示。

2.3 環(huán)境相關(guān)增強(qiáng)

谷歌、蘋(píng)果等眾多公司均推出了智能手表、智能手環(huán)、智能眼鏡等穿戴式設(shè)備，其不同于智能手機(jī)等傳統(tǒng)移動(dòng)終端的重要作用是可以收集用戶環(huán)境數(shù)據(jù)感知。通過(guò)連接其他移動(dòng)智能終端和穿戴式設(shè)備，可將穿戴式設(shè)備中采集的數(shù)據(jù)交給移動(dòng)智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，其較為典型的例子是Apple Watch將慣性傳感器信息傳遞給手機(jī)，用手機(jī)應(yīng)用收集用戶的每日運(yùn)動(dòng)信息。另一個(gè)可能的例子是，目前室內(nèi)定位多采用記步方式：手機(jī)可準(zhǔn)確提取用戶運(yùn)動(dòng)的步數(shù)，然而手機(jī)所攜帶的方向傳感器往往會(huì)引入偏差。由于智能眼鏡能準(zhǔn)確體現(xiàn)人頭部的運(yùn)動(dòng)，而人頭部的方向基本與人運(yùn)動(dòng)方向一致，通過(guò)收集智能眼鏡中攜帶的方向傳感器的讀數(shù)可以提高室內(nèi)記步定位方式的精度。從能量的角度考慮，可以由手機(jī)向智能眼鏡提供全球定位系統(tǒng)（GPS）信息（如圖2）。

相同的移動(dòng)智能設(shè)備，由于所處的位置不同，也存在相互協(xié)作的可能性。其較為典型的例子是：當(dāng)演唱會(huì)上觀眾想從其他角度觀看一些當(dāng)前角度無(wú)法看到的細(xì)節(jié)時(shí)，可以通過(guò)與其他觀眾的手機(jī)合作，使用Wi-Fi/藍(lán)牙分享其他手機(jī)所捕獲的畫(huà)面[7]。另一個(gè)例子是：使用多個(gè)手機(jī)，對(duì)用戶演講的聲音進(jìn)行采集，并合成為立體聲[8]。

3 移動(dòng)智能終端協(xié)同中間件

3.1 移動(dòng)應(yīng)用對(duì)中間件和解釋型語(yǔ)言

的需求

相比于傳統(tǒng)云—端計(jì)算而言，近距離設(shè)備間協(xié)作的特點(diǎn)如下：

（1）通信復(fù)雜。與傳統(tǒng)的使用網(wǎng)絡(luò)連接的程序不同，使用近距離協(xié)作的程序其可選通信方式多樣，通信流程較為復(fù)雜，且通信過(guò)程受到的影響因素較多。

（2）任務(wù)執(zhí)行需跨平臺(tái)。目前銷(xiāo)量最大的智能終端包含3種操作系統(tǒng)：安卓、iOS和WinPhone。不同操作系統(tǒng)之間編程語(yǔ)言、系統(tǒng)調(diào)用差異比較大。

（3）任務(wù)執(zhí)行需根據(jù)動(dòng)態(tài)環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。程序執(zhí)行時(shí)，需要根據(jù)周?chē)h(huán)境（信道質(zhì)量，設(shè)備數(shù)量，設(shè)備情況，設(shè)備移動(dòng)性）進(jìn)行大量?jī)?yōu)化，保證執(zhí)行可靠性和執(zhí)行效率。

在上述典型應(yīng)用中，部分應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)機(jī)制已在其論文中有所介紹。然而，通過(guò)對(duì)已經(jīng)公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制進(jìn)行研究，我們發(fā)現(xiàn)絕大部分實(shí)現(xiàn)需要復(fù)雜的代碼對(duì)通信進(jìn)行控制，且所有實(shí)現(xiàn)均局限于相同操作系統(tǒng)設(shè)備間的協(xié)作。

為了方便應(yīng)用開(kāi)發(fā)人員使用周?chē)O(shè)備所提供的資源開(kāi)發(fā)新型應(yīng)用，我們提出了一種設(shè)備協(xié)作的語(yǔ)言和對(duì)該語(yǔ)言支持的中間件，即程序員通過(guò)一種聲明式的語(yǔ)言，用簡(jiǎn)單的腳本表達(dá)需要完成的任務(wù)；中間件接受各種應(yīng)用的資源需求腳本，屏蔽不同操作系統(tǒng)、通信方式和執(zhí)行時(shí)環(huán)境的差異，向周?chē)O(shè)備提供盡可能穩(wěn)定的共享資源，完成共享任務(wù)。

3.2 資源查詢語(yǔ)言的設(shè)計(jì)

我們提出了一種用于臨近設(shè)備協(xié)作的解釋型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言——資源查詢語(yǔ)言（RQL）。RQL的存在有兩個(gè)作用：應(yīng)用程序通過(guò)RQL通知系統(tǒng)中間件所需要的資源；原移動(dòng)終端通過(guò)RQL通知附近移動(dòng)終端其資源需求。對(duì)應(yīng)其功能，RQL的設(shè)計(jì)需要滿足3個(gè)需求：

（1）跨平臺(tái)性?？蛇\(yùn)行于不同的平臺(tái)上，并切入不同語(yǔ)言構(gòu)建的移動(dòng)應(yīng)用中。

（2）可擴(kuò)展性。隨著設(shè)備計(jì)算存儲(chǔ)和感知能力的增強(qiáng)，將會(huì)出現(xiàn)越來(lái)越多的依賴于RQL執(zhí)行的任務(wù)。因此，RQL的設(shè)計(jì)要求其易于擴(kuò)展。

（3）簡(jiǎn)短。由于RQL同時(shí)被用于設(shè)備間任務(wù)信息的傳輸，我們對(duì)RQL的設(shè)計(jì)要求可以盡量簡(jiǎn)短，以節(jié)約傳輸時(shí)間和臨近設(shè)備上的執(zhí)行時(shí)間。

我們對(duì)RQL的設(shè)計(jì)構(gòu)想如下：某一句RQL腳本由動(dòng)詞、名詞和副詞組成。其中動(dòng)詞表示執(zhí)行的操作，目前包含pull、push、exec和bind。其中pull代表將文件發(fā)送至所選擇設(shè)備；push表示將文件（或者運(yùn)行結(jié)果）發(fā)回至原設(shè)備；exec表示在協(xié)助的其他設(shè)備上執(zhí)行，bind表示等待協(xié)助設(shè)備上某值的更新，并將更新的數(shù)值發(fā)送回原設(shè)備。名詞由[device owner/][device_type：/]resource_type/resource_name組成。其中，device_owner和device_type均為可選，供程序員設(shè)置需要的設(shè)備的擁有者和設(shè)備的類(lèi)型；Resource_type和resource_name為必選項(xiàng)，用于標(biāo)示用戶所需要的資源類(lèi)型和資源名字。副詞用于表示用戶優(yōu)化的目標(biāo)和限制等。

以如下兩個(gè)應(yīng)用為例，來(lái)說(shuō)明RQL在移動(dòng)協(xié)作應(yīng)用中的使用方式。

（1）當(dāng)某應(yīng)用運(yùn)行在智能眼鏡上，需要得到30 s內(nèi)所有的GPS位置的變化，并實(shí)時(shí)將位置顯示在地圖上。由于目前智能眼鏡設(shè)備并沒(méi)有嵌入消耗大量電量的GPS芯片，該應(yīng)用需要從眼鏡攜帶者所擁有的其他移動(dòng)設(shè)備中獲得GPS讀數(shù)。此應(yīng)用開(kāi)發(fā)者所需要寫(xiě)的RQL腳本是：

“Bind trusted：sensor/Location-accuracy= GPS-t=30 --opt=accu”

其中，bind表達(dá)等待協(xié)助設(shè)備上數(shù)據(jù)更新；-t=30表示執(zhí)行時(shí)間為持續(xù)30s；sensor/Location表示需要的傳感器類(lèi)型；trusted表明計(jì)劃選擇可信的設(shè)備（同一個(gè)人擁有的，或者臨近認(rèn)識(shí)的人所擁有的設(shè)備），副詞--opt=accu表示優(yōu)化目標(biāo)為使收到的GPS盡量準(zhǔn)確。

（2）如2.2中所述例子，當(dāng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)者希望從相冊(cè)中檢索含有某特定特征的圖像時(shí)，其RQL腳本應(yīng)為：“pull alg/facerecognization-t album/1.jpg-s target.jpg -- opt=time”，

其中，pull代表將執(zhí)行結(jié)果返回至當(dāng)前設(shè)備；alg/facerecognization代表所執(zhí)行的算法；-s， -t代表算法的輸入；--opt=time表明優(yōu)化目標(biāo)為最小化執(zhí)行時(shí)間。

3.3中間件的設(shè)計(jì)

為了按應(yīng)用開(kāi)發(fā)者的意愿執(zhí)行RQL腳本，為應(yīng)用程序提供所需要的資源，需要在不同的平臺(tái)上部署中間件，實(shí)現(xiàn)對(duì)RQL的支持。中間件的基本流程如圖3所示，其中，中間件的主要任務(wù)包括：

（1）解釋RQL腳本。應(yīng)用程序通過(guò)設(shè)備內(nèi)通信（ICC）將RQL語(yǔ)言發(fā)送至中間件，由中間件中RQL腳本解釋器對(duì)腳本進(jìn)行詞法分析，并校驗(yàn)RQL的有效性。對(duì)于有效RQL腳本，在本地中間件新建任務(wù)，加入任務(wù)隊(duì)列中。

（2）任務(wù)廣播和目標(biāo)設(shè)備選擇。根據(jù)RQL腳本的語(yǔ)義，選擇最符合要求通信信道廣播任務(wù)，并接受周?chē)O(shè)備的反饋，完成從有反饋的設(shè)備里選擇目標(biāo)設(shè)備的流程。以上文所述RQL腳本為例，由于任務(wù)1執(zhí)行設(shè)備（device_owner）部分選擇了trusted，而可信任設(shè)備往往由同一人所同時(shí)攜帶（某人既戴智能眼鏡，又?jǐn)y帶智能手機(jī)），因此此時(shí)廣播信道可選擇低功耗藍(lán)牙廣播（BTLE）；由于任務(wù)2目標(biāo)是優(yōu)化執(zhí)行速度，且對(duì)任務(wù)執(zhí)行的設(shè)備無(wú)要求，因此廣播信道可選擇WiFiP2P廣播，以盡可能獲得更多設(shè)備完成相關(guān)任務(wù)。

當(dāng)其他設(shè)備上的中間件通過(guò)周期性對(duì)藍(lán)牙信道和WiFiP2P信道的監(jiān)聽(tīng)得到任務(wù)需求廣播時(shí)，其根據(jù)自身設(shè)備的實(shí)時(shí)屬性（設(shè)備使用情況，剩余電量）以及用戶設(shè)置權(quán)限，選擇是否回復(fù)該任務(wù)。

一段時(shí)間后，原設(shè)備收集所有回復(fù)，并從回復(fù)中選擇合適的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備執(zhí)行任務(wù)。這里需要說(shuō)明的是，為了防止本地多個(gè)任務(wù)的發(fā)布和回復(fù)互相干擾，廣播和回復(fù)時(shí)均包含任務(wù)隊(duì)列中的任務(wù)ID。

（3）建立連接，執(zhí)行任務(wù)，回傳結(jié)果。被選擇用于任務(wù)執(zhí)行的智能移動(dòng)終端與原設(shè)備建立連接，并接受完整的RQL以及任務(wù)相關(guān)數(shù)據(jù)，如文件、照片等。通過(guò)中間件所下載/保存的相關(guān)程序包執(zhí)行該任務(wù)，并將結(jié)果通過(guò)通信信道回傳給原始設(shè)備的中間件。原始設(shè)備的中間件通過(guò)設(shè)備內(nèi)通信方式通知原始程序。

3.4 中間件實(shí)現(xiàn)中存在的問(wèn)題

目前存在的三大主流移動(dòng)終端操作系統(tǒng)包括安卓、iOS和Windows。其中，安卓系統(tǒng)允許中間件啟動(dòng)后作為后臺(tái)進(jìn)程，對(duì)周?chē)h(huán)境中可能存在的任務(wù)需求進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)。相反，由于iOS系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)限制，可以在后臺(tái)運(yùn)行的程序僅包括Calendar/mp3 player等，RQL的中間件無(wú)法在后臺(tái)監(jiān)聽(tīng)通信信道廣播的其他設(shè)備的協(xié)作請(qǐng)求。

一種可能的替代方案是所有設(shè)備均定期上傳位置至某控制服務(wù)器。當(dāng)某設(shè)備有任務(wù)協(xié)作需求時(shí)，將需求通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至控制服務(wù)器，由控制服務(wù)器選出在近距離通信范圍內(nèi)的設(shè)備，向其推送通知。當(dāng)iPhone和WinPhone接到通知時(shí)，會(huì)在任務(wù)欄提醒用戶，由用戶啟動(dòng)中間件，完成后續(xù)任務(wù)代理流程。然而，該方法由于需要定期位置上傳，將帶來(lái)較大的額外能量消耗。

4 移動(dòng)終端協(xié)作的開(kāi)放性

研究問(wèn)題

4.1 能耗和用戶響應(yīng)時(shí)間的平衡

近距離傳輸?shù)囊苿?dòng)智能設(shè)備的協(xié)作，重要目的之一是節(jié)省移動(dòng)終端的能量消耗，即通過(guò)將能耗較高的程序轉(zhuǎn)移至有較多電量的設(shè)備上運(yùn)行，或者分散到多個(gè)設(shè)備上運(yùn)行，降低對(duì)某單一設(shè)備的能量消耗。然而，相比于在設(shè)備上直接運(yùn)行而言，設(shè)備間的協(xié)作需要建立連接，需要發(fā)送原始數(shù)據(jù)并將結(jié)果回傳，其時(shí)間消耗往往高于在設(shè)備上直接運(yùn)行。

因此，這里需要對(duì)程序運(yùn)行能耗，設(shè)備剩余能量以及程序運(yùn)行時(shí)間和用戶滿意度的影響進(jìn)行建模，在最大化降低能耗的同時(shí)，盡可能避免程序運(yùn)行時(shí)間的快速增長(zhǎng)，提高用戶們滿意度。

4.2 通信信道的選擇

使用Wi-Fi通信可以覆蓋較大的范圍（50～100 m），并可以將任務(wù)發(fā)布至盡可能多的設(shè)備。相比而言，低功耗藍(lán)牙通信覆蓋范圍較?。?0～20 m）[10]，所能連接的設(shè)備數(shù)較少。因此，當(dāng)發(fā)布任務(wù)需要多個(gè)設(shè)備協(xié)作完成時(shí)，應(yīng)盡可能選擇Wi-Fi作為通信信道。另一方面，從文件傳輸角度來(lái)看，Wi-Fi的傳輸速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于低功耗藍(lán)牙（BTLE）的傳輸速度。當(dāng)有大量數(shù)據(jù)需要在兩個(gè)設(shè)備間傳輸時(shí)，選擇Wi-Fi作為通信信道較優(yōu)。

然而，從能量角度而言，保持Wi-Fi連接的能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于保持低功耗藍(lán)牙連接的能耗。當(dāng)任務(wù)為保持連接較長(zhǎng)時(shí)間，實(shí)時(shí)獲得傳感器采樣時(shí)，選擇藍(lán)牙作為傳輸信道較優(yōu)。

RQL僅僅代表了用戶對(duì)資源的需求，并未指定傳輸方式。在實(shí)際任務(wù)執(zhí)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)周?chē)h(huán)境、設(shè)備信息以及任務(wù)要求和副詞所表達(dá)的約束條件以及 優(yōu)化條件，選擇最優(yōu)化的通信信道。

4.3 激勵(lì)機(jī)制

由于參與近距離協(xié)作的設(shè)備不僅僅包括同一持有人的設(shè)備，針對(duì)陌生設(shè)備，還需要通過(guò)制訂一定的激勵(lì)，鼓勵(lì)其共享資源，為周?chē)O(shè)備提供幫助。根據(jù)文獻(xiàn)[9]中的相關(guān)建議，有效的激勵(lì)機(jī)制需要滿足的條件包括：鼓勵(lì)用戶匯報(bào)真實(shí)成本和收益；用戶參與的激勵(lì)大于其消耗成本；任務(wù)分發(fā)者的收獲大于其付出的激勵(lì)。

RQL僅僅代表了用戶對(duì)資源的需求，并未指定傳輸方式。在實(shí)際任務(wù)執(zhí)行時(shí)，應(yīng)根據(jù)周?chē)h(huán)境、設(shè)備信息以及任務(wù)要求和副詞所表達(dá)的約束條件以及優(yōu)化條件，選擇最優(yōu)化的通信信道。目前參與式感知中的激勵(lì)機(jī)制是研究熱點(diǎn)，然而，缺乏在沒(méi)有中央服務(wù)器的控制下各設(shè)備獨(dú)立協(xié)作的激勵(lì)機(jī)制。

4.4 隱私保護(hù)與安全

設(shè)備協(xié)作中遇到的隱私保護(hù)和安全的問(wèn)題是雙向的：如何保證原設(shè)備的隱私數(shù)據(jù)不泄露至周?chē)O(shè)備；如何保證任務(wù)承擔(dān)設(shè)備的隱私數(shù)據(jù)不被收集至原設(shè)備。為了確保用戶隱私信息不被泄露，可以考慮采用分級(jí)安全機(jī)制[11]：作為協(xié)助其他設(shè)備的設(shè)備而言，把任務(wù)發(fā)布者分為幾個(gè)級(jí)別，為每個(gè)級(jí)別設(shè)置每種傳感器、數(shù)據(jù)以及算法的使用權(quán)限；作為發(fā)布任務(wù)的設(shè)備而言，把可能的任務(wù)接受者也劃分為幾個(gè)級(jí)別，將不同的原始數(shù)據(jù)為每個(gè)級(jí)別設(shè)置不同的讀寫(xiě)權(quán)限。

4.5 最優(yōu)化設(shè)備選擇

由于設(shè)備的異構(gòu)性和移動(dòng)性，在任務(wù)執(zhí)行時(shí)，選擇不同的設(shè)備執(zhí)行任務(wù)往往在能量消耗、任務(wù)的魯棒性、響應(yīng)時(shí)間等方面產(chǎn)生不同的結(jié)果。一個(gè)可能的研究問(wèn)題是：考慮到設(shè)備的性能、狀態(tài)和移動(dòng)性，如何選擇最優(yōu)化的設(shè)備或者設(shè)備組合，最小化任務(wù)執(zhí)行的能量消耗，提高任務(wù)執(zhí)行的魯棒性，降低任務(wù)的傳輸時(shí)間。

4.6 云—端計(jì)算與本地化設(shè)備協(xié)作

之間的選擇

云—端計(jì)算利用服務(wù)器資源，適用于大計(jì)算量、小數(shù)據(jù)傳輸量的應(yīng)用，其典型應(yīng)用是文字翻譯和下棋。本地化設(shè)備協(xié)作更適用于需要本地化傳感信息的應(yīng)用或數(shù)據(jù)傳輸量較大的應(yīng)用。如何根據(jù)任務(wù)的計(jì)算量、數(shù)據(jù)傳輸量和對(duì)本地傳感器的使用情況，結(jié)合設(shè)備狀態(tài)信息，作出對(duì)協(xié)同目標(biāo)的選擇（服務(wù)器或附近的移動(dòng)設(shè)備）也是一個(gè)重要的優(yōu)化問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

移動(dòng)智能終端性能有限，傳統(tǒng)的改進(jìn)方式是將任務(wù)上傳至服務(wù)器端執(zhí)行。然而，由于傳統(tǒng)云—端計(jì)算存在各種問(wèn)題，我們認(rèn)為移動(dòng)智能終端之間的本地化協(xié)作將是另一個(gè)可能的發(fā)展方向。文章首先對(duì)已有研究成果中收到本地化協(xié)作支持的應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)，并進(jìn)一步提出了支持協(xié)作應(yīng)用開(kāi)發(fā)和協(xié)作應(yīng)用運(yùn)行的編程語(yǔ)言和中間件。最后，對(duì)移動(dòng)終端協(xié)作方向的開(kāi)放性研究問(wèn)題進(jìn)行了總結(jié)，提出了可能的研究子方向。

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