Vấn đề cơ bản của tính toán rộng khắp

Ubiquitous computing Nhóm 12
MỤC LỤC
1
Ubiquitous computing Nhóm 12
1. Khái quát về tính toán rộng khắp
1.1.Hướng phát triển của máy tính trong tương lai.
Công nghệ thông tin bắt đầu muộn nhưng lại có sự phát triển chóng mặt. Chỉ trong vài
thập kỷ, công nghệ thông tin đã đi vào cuộc sống, sản xuất và dần dần trở thành thành phần quan
trọng của cuộc sống. Sự phát triển của công nghệ thông tin gắn liền với sự phát triển về số lượng
cũng như chất lượng của các thiết bị mà ta vẫn quen gọi chúng là máy tính (computer). Vào
những năm 70 những chiếc máy tính có thể lớn bằng cả một tòa nhà nhưng đến những năm 80,
rồi những năm 90, nhờ sự phát triển vượt bậc của công nghệ bán dẫn mà từng cá nhân đã có thể
sở hữu những máy tính mạnh mẽ hơn hẳn. Với sự phát triển mạnh mẽ như vậy có một câu hỏi
được đặt ra là : Trong tương lai, máy tính sẽ phát triển đến mức độ nào, máy tính sẽ phát triển
theo xu hướng nào?
Để trả lời câu hỏi đó, một số nhà khoa học đã đưa ra quan điểm của mình về hướng phát
triển của máy tính trong tương lai.
1.1.1. Quan điểm của Mark Weiser (Ubiquitous computing)
Mark Weiser (1952 – 1999) đưa ra quan điểm con người sẽ tương tác với nhiều máy tính,
các máy tính này được nối mạng với nhau; máy tính xuất hiện xung quanh con người thay vì mỗi
người chỉ sử dụng một vài máy tính cá nhân như hiện nay. Ông đưa ra thuật ngữ Obiquitous
computing (gọi tắt là Obicomp) để chỉ xu hướng này. Ông cho rằng con người sẽ sử dụng máy
tính trong các mặt của cuộc sống thường ngày, đâu đâu xung quanh chúng ta cũng sẽ có máy
tính. Ngôi nhà của bạn thì cánh của cũng là máy tính – tự đóng, mở, nhận diện chủ nhân… ;
bóng đèn cũng là máy tính – tự bật, tắt, sử dụng các chế độ sáng khác nhau ; … Song song với sự
hiện diện của máy tính đó là việc cách sử dụng máy tính không còn là vấn đề nữa. Hiện nay mới
chiếc máy tính, ta cần biết cách dùng chuột, dùng bàn phím, cài các phần mềm, chạy phần mềm
như thế nào,…, nhưng trong tương lai, ta sẽ sử dụng máy tính như một thói quen sẵn có, ta sẽ
không quan tâm đến việc sử dụng chúng như thế nào mà việc đó đã trở thành một thói quen,
thành phản xạ của con người.
Để diễn tả rõ hơn về quan điểm này Mark Weiser lấy việc phát minh ra chữ viết để so

sánh với việc phát triển của máy tính. Rõ ràng hiện nay với chữ viết ta đọc, ghi thì ta sẽ quan tâm
đến thông tin được truyền đạt trong chúng. Ta sẽ đọc, ghi một cách tự nhiên mà không quan tâm
đến việc làm sao ta có thể đọc, ghi được chúng; ta cũng không quan tâm đến việc cấu trúc của
chúng như thế nào. Việc đọc ghi đã trở thành phản xạ của con người từ sau những năm học tiểu
học. Tương lai máy tính cũng giống như vậy. Ta đọc một tờ báo bằng thiết bị điện tử, ta xem tiêu
đề, chọn các trang báo để mà không quan tâm đến việc làm sao ta có thể làm được như vậy, điều
ta quan tâm chỉ là nó lấy cho ta được bài báo ta cần và ta đọc được nó. Việc thao tác với thiết bị
đó đã trở thành thói quen của chúng ta.
2
Ubiquitous computing Nhóm 12
Hình ảnh thống kê sau cho ta thấy xu hướng phát triển của máy tính theo quan điểm trên :
1.1.2. Quan điểm của Norman (Invisible computer)
Quan điểm về máy tính vô hình (Invisible computer) thực chất là sự phát triển của quan
điểm của Mark Weiser. Ở đây Norman muốn nhấn mạnh việc hiện thực hóa ẩn giấu máy tính vào
các vật phẩm trong đời sống.
Với ví dụ về chiếc động cơ đã từng được Mark Weiser đưa ra, Norman đã giải thích quan
điểm của mình dựa vào thực tế lịch sử phát triển của việc ứng dụng động cơ điện. Norman đưa ra
lời quảng cáo của năm 1918 về chiếc động cơ điện đa năng. Thời đó người ta hướng đến một
chiếc động cơ điện dành cho nhiều loại vật dụng, tức là bạn chỉ phải mua một chiếc động cơ điện
để chạy cho quạt, máy khâu, máy hút bụi, hay bất cứ một loại máy sử dụng động cơ nào khác.
Tuy nhiên thực tế phát triển ngày nay lại không như vậy. Ngày nay ta không có động cơ điện đa
năng dùng cho nhiều loại máy khác nhau mà trong mỗi một loại máy ta lại có những động cơ
điện với công suất, kích thước khác nhau phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng loại máy. Với
máy tính hiện nay cũng vậy. Hiện nay, các máy tính được đưa ra dưới dạng máy tính đa năng, ta
có thể làm rất nhiều việc với chiếc máy tính đó như soạn thảo văn bản, xem film, giải trí, truy
cập thông tin… Vậy tương lai chiếc máy tính sẽ ra sao? Ta sẽ có một máy tính ngày càng nhiều
chức năng, một chiếc máy tính làm được hết các công việc, đi cùng nó sẽ là sự gia tăng tính phức
tạp trong việc sử dụng; hay là cũng như chiếc động cơ điện, ta sẽ có nhiều máy tính khác nhau về
kích thước, về cấu hình, về hiệu năng ở trong các vật dụng khác nhau để chuyên thực hiện các
chức năng khác nhau. Norman đã đưa ra ví dụ trên để bảo vệ quan điểm về những chiếc máy tính

ẩn trong các đồ dùng, những chiếc máy tính vô hình của mình.
3
Ubiquitous computing Nhóm 12
1.1.3. Một số quan điểm khác
Ngoài hai quan điểm trên cũng có một số quan điểm khác về sự phát triển của máy tính
trong tương lai. Nhìn chung chúng đều giống nhau ở việc máy tính sẽ ngày càng tiếp cận gần
hơn với đời sống cũng như trong sản xuất của con người; máy tính ngày càng nhỏ gọn, tiện dụng
hơn, dễ dàng trong việc sở hữu chúng hơn. Sau đây là một số quan điểm điển hình :
• Máy tính tự trị : Do Horn đưa ra năm 2000, nó để cập đến xu hướng các hệ thống máy tính sẽ tự
động vận hành, tự động giám sát, tự động sửa chữa, tự động cấu hình, con người không cần thao
tác với các hệ thống này.
• Tính toán phổ biến (Pervasive computing) : Quan điểm này cũng tương tự với tính toán khắp nơi
nhưng nó đề cập đến xu hướng di động của máy tính, tức là máy tính trở nên nhỏ gọn, có thể dễ
dàng mang theo. Nó phù hợp với xu hướng phát triển của các thiết bị di động cũng như mạng di
động hiện nay.
• Máy tính nhúng (Embedded computing) : Quan điểm này thiên về việc thu nhỏ máy tính vào
trong các vật dụng thường ngày, mỗi một máy tính sẽ đảm nhiệm công việc điều khiển vật dụng
đó thực hiện các chức năng của mình. Quan điểm này dựa trên sự phát triển của các thiết bị điện
tử gia đình.
1.2.Tính toán rộng khắp là gì?
1.2.1. Khái niệm
Tính toán rộng khắp (Ubiquitous computing) là thuật ngữ dùng để chỉ xu hướng phát
triển của hệ thống máy tính, hệ thống tính toán theo hướng máy tính cũng như các xử lý tính toán
sẽ có mặt ở tất cả mọi nơi.
Mark Weiser, người được xem như là cha đẻ của thuật ngữ này đề cập đến ba làn sóng
của sự phát triển máy tính, trong đó Ubicomp được coi như làn sóng thứ 3. Đầu tiên là từ những
máy tính lớn chia sẻ cho nhiều người sử dụng ; tiếp theo đó là thời đại của máy tính cá nhân (thời
đại hiện nay) mà máy tính phục vụ cho một hoặc một nhóm người sử dụng ; cuối cùng là
Ubicomp khi mà công nghệ đã ẩn vào cuộc sống, "làm nền" cho cuộc sống, khi mà con người
giao tiếp với nhiều máy tính là một điều bình thường trong cuộc sống.

1.2.2. Ubicomp vs. Virtual reality
Để làm rõ hơn về đặc điểm của Ubicomp ta sẽ so sánh Ubicomp với kỹ thuật đối lập với
nó là virtual reality (VR) – hiện thực ảo.
Điểm khác nhau cơ bản nhất giữa Ubicomp và VR đó chính là : VR đưa thế giới thực vào
máy tính trong khi Ubicomp đưa máy tính vào thế giới thực. VR dựa trên mô hình phức tạp của
thế giới đang tồn tại, từ đó mã hóa, mô phỏng lại không chỉ dưới dạng hình ảnh ba chiều mà còn
gồm các thông số chuyển động, môi trường khác vào thế giới ảo, vào các máy tính. Khi đó ta có
thể tác động vào các phần mô phỏng đó và thu được kết quả như việc ta tác động tương tự vào
thế giới thật. Điều này giúp chúng ta thực hiện được nhiều thử nghiệm, cho ta những kết quả
khác nhau mà không cần tác động trực tiếp vào thế giới thật, từ đó đưa ra phương án tác động
4
Ubiquitous computing Nhóm 12
cho ta kết quả mà ta mong muốn nhất. Trong khi đó Ubicomp thì ngược lại. Đó là việc ta đưa
máy tính vào các vật dụng của thế giới thật để máy tính giúp chúng ta thực hiện các công việc
đối với thế giới thật. Máy tính sẽ điều khiển, thực hiện các yêu cầu của chúng ta đối với các vật
dụng đó. Điều này giúp chúng ta đơn giản hóa cũng như nâng cao hiệu suất của việc tác động
vào thế giới thật.
Hình ảnh sau minh họa sự khác biệ này :
1.3.Vai trò của tính toán rộng khắp
Tính toán rộng khắp có vai trò lớn trong việc định hướng phát triển của máy tính nói
riêng và công nghệ thông tin nói chung. Nó đưa ra hướng phát triển thực tế nhằm vào việc ứng
dụng khoa học máy tính để cải thiện đời sống của con người. Đó là xu hướng chung của các loại
khoa học công nghệ. Xu hướng này là xu hướng thực tế và đã có những ứng dụng cụ thể cũng
như đưa ra được những chứng minh xác nhận khả năng có thể đạt được với sự phát triển của máy
tính hiện nay.
Tính toán rộng khắp giúp con người đơn giản hóa việc sử dụng, giao tiếp với máy tính ;
giúp các công việc có tính chất lặp đi lặp lại được thực hiện hoàn toàn tự động, qua đó làm giảm
chi phí lao động cũng như nâng cao hiệu suất lao động của con người.
5
Ubiquitous computing Nhóm 12

2. Vấn đề cơ bản của tính toán rộng khắp
Chương này sẽ đưa ra một số vấn đề đặt ra trong tính toán rộng khắp. Với việc phát triển
của tính toán rộng khắp ta sẽ phải quan tâm đến những vấn đề gì. Sau đây là 7 vấn đề cơ bản gặp
phải cũng có thể coi là 7 thách thức của tính toán rộng khắp. Tuy nhiên do khuôn khổ bài tiểu
luận có hạn nên ta sẽ chỉ trình bày sơ lược về các vấn đề, lý do mà ta cần quan tâm đến các vấn
đề này chứ không đi vào cụ thể phương pháp, kỹ thuật để giải quyết các vấn đề.
2.1.Tính cá nhân trong tính toán rộng khắp (Privacy in Ubiquitous
Computing).
Tính cá nhân – privacy – là vấn đề đầu tiên được nhắc đến trong tính toán rộng khắp. Tuy
tính cá nhân được đề cập đến trước khi ra đời thuật ngữ Ubicomp nhưng trong Ubicomp nó mới
trở thành vấn đề trọng yếu cần quan tâm. Tại sao lại như vậy?
Ubicomp là xu hướng mà mỗi cá nhân đề thao tác với nhiều máy tính, do đó ta không thể
tránh khỏi việc để lại các thông tin, các dữ liệu mang tính cá nhân như sở thích, thói quen, chiều
cao, thời gian làm việc… Các dữ liệu này khi được sử dụng trên nhiều máy tính sẽ làm tăng nguy
cơ bị đánh cắp nhằm phục vụ cho mục đích xấu. Khi tính toán rộng khắp phát triển, đồng nghĩa
với việc sự liên kết giữa các máy tính ngày càng nhiều và phức tạp, điều đó cũng đặt ra thách
thức về việc bảo vệ tính cá nhân. Một công ty muốn phục vụ tốt nhu cầu của khách hàng thì
mong muốn thu thập các thông tin về khách hàng. Nhưng điều gì đảm bảo việc các thông tin đó
được lưu trữ và sử dụng cho mục đích mà khách hàng mong muốn trong khi hệ thống thu thập
thông tin không chỉ phục vụ riêng cho công ty đó.
Hiện nay khi chúng ta sử dụng một máy tính kết nối mạng internet, ta vào các trang mua
sắm, các trang giao dịch trực tuyến, các thông tin cá nhân trở nên hết sức nhạy cảm. Vậy hãy thử
tưởng tượng ta không chỉ đang sử dụng một máy tính mà là hàng trăm thậm chí hàng nghìn máy
tính trong cuộc sống thường ngày, mọi hoạt động, thói quen sinh hoạt đều tác động vào máy tính
và đều có thể được lưu trữ lại. Vậy thì thông tin cá nhân càng trở nên nhạy cảm như thế nào.
Ubicomp đặt ra một bài toán khó với tính cá nhân. Việc quy định thông tin như thế nào là
thuộc về cá nhân, thông tin nào chính phủ hay nhà quản lý được phép khai thác, thông tin nào có
thể chia sẻ,… đã đặt ra yêu cầu có một quy định cụ thể, yêu cầu có một sự hiểu biết cả từ phía
người sử dụng về tính cá nhân, yêu cầu có một cơ chế để quản lý và truy cập các thông tin này.
Đây là một thách thức không nhỏ cho Ubicomp.

2.2.Các lĩnh vực cần tìm hiểu trong tính toán rộng khắp (Ubiquitous
Computing Field Studies).
Vấn đề thứ hai ở đây ta có thể hiểu sát hơn là tìm hiểu các lĩnh vực cần ứng dụng tính
toán rộng khắp. Tức là chúng ta cần nghiên cứu, tìm hiểu với trình độ khoa học kỹ thuật hiện
thời, lĩnh vực nào trong đời sống hàng ngày có thể ứng dụng Ubicomp và ứng dụng như thế nào.
6
Ubiquitous computing Nhóm 12
Khoa học công nghệ nói chung và Ubicomp nói riêng đều nhằm mục đích phục vụ và
nâng cao đời sống của con người. Vậy vấn đề được đặt ra là hiện nay chúng ta có nhu cầu gì, nhu
cầu đó có được đáp ứng tốt hơn khi ứng dụng tính toán rộng khắp. Đây là một thách thức đặt ra
cho chính sự tồn tại và phát triển của Ubicomp.
Trong vấn đề thứ hai này, có ba câu hỏi cơ bản được đặt ra và yêu cầu cần phài giải
quyết.
• Một là con người hiện tại đang làm gì? Đây là câu hỏi được đặt ra nhằm nghiên cứu công việc
thường ngày cũng như nhu cầu hiện tại của con người. Trả lời được câu hỏi này cũng tức là trả
lời được Ubicomp sẽ được ứng dụng vào lĩnh vực nào, vào hoạt động nào của con người.
• Hai là công nghệ đang được nghiên cứu có phục vụ được đúng nhu cầu thực tế? Đây là câu hỏi
hướng tới tính khả thi của việc phát triển công nghệ mới, xác định đúng hướng phát triển và ứng
dụng của Ubicomp. Nó mang tính quyết định đến sự đúng đắn khi phát triển Ubicomp trên các
lĩnh vực khác nhau.
• Ba là làm thế nào để người dùng chấp nhận và sử dụng công nghệ mới? Đây là vấn đề liên quan
đến tính lâu dài và phổ biến của Ubicomp. Ubicomp nhằm giúp con người thuận tiện hơn trong
đời sống, nếu nó làm phức tạp lên các thao tác của con người thì sẽ không ai chịu thay đổi thói
quen cũ để sử dụng nó cả. Vì vậy yêu cầu đặt ra là phải có phương pháp để người dùng chấp
nhận sử dụng các công nghệ mới mà việc làm quen cũng như sử dụng nó dễ dàng và thuận tiện
hơn.
2.3.Dân tộc học trong tính toán rộng khắp (Ethnography in Ubiquitous
Computing)
Tính dân tộc học ở đây ta có thể hiểu thực chất là văn hóa và quan niệm. Mỗi một vùng,
một dân tộc có quan niệm và văn hóa khác nhau, cũng tức là có hành động và cách xử sự khác

nhau. Trong khi đó Ubicomp đi vào việc đưa máy tính vào các công việc cũng như lĩnh vực
trong đời sống, do đó nó cũng khác nhau đối với từng dân tộc, từng nét văn hóa.
Để phát triển được Ubicomp trong đời sống, ta phải nghiên cứu được thói quen, các hoạt
động của con người trong đời sống thường ngày. Mà kết quả của việc nghiên cứu này khác nhau
đối với các dân tộc khác nhau. Trong khi đó việc nghiên cứu này chiếm một chi phí không hề
nhỏ. Điều đó đặt ra một thách thức lớn đối với Ubicomp. Ta khó có thể tìm ra được cách giao
tiếp chung để tất cả mọi người đều sử dụng nó một cách thuận tiện. Lấy ví dụ đơn giản về điều
khiển giao thông : ở Việt Nam mọi người có thói quen đi bên phải đường nhưng ở Anh mọi
người lại đi bên trái đường. Vậy hệ thống điều khiển giao thông ở Việt Nam phải hướng con
người đi về bên phải mà ở Anh thì phải ngược lại. Tổng quát lên, tính dân tộc là một thách thức
lớn đối với việc ứng dùng và phát triển Ubicomp.
7
Ubiquitous computing Nhóm 12
2.4.Giao diện người dùng trong tính toán rộng khắp (Ubiquitous User
Interface).
Như ta đã biết, khi ta sử dụng máy tính thì để người dùng và máy tính hiểu được nhau ta
phải giao tiếp thông qua UI – user interface. Hiện nay với việc sử dụng máy tính cá nhân ta chủ
yếu sử dụng GUI – graphich user interface – giúp ta có một cái nhìn trực quan trên màn hình để
giao tiếp với máy tính. Tuy nhiên trong Ubicomp ta lại giao tiếp với rất nhiều máy tính mà không
phải máy tính nào cũng có màn hình để sử dụng GUI. Hơn nữa ta còn tương tác với nhiều loại
thiết bị khác nhau. Vậy làm sao để giao diện với người sử dụng trở nên đơn giản, thuận tiện
trong khi số lượng cũng như chức năng của các thiết bị là vô cùng lớn. Đồng thời kéo theo đó là
sự liên lạc và hiểu nhau giữa các thiết bị. Với việc giao tiếp với người dùng khác nhau đồng
nghĩa với việc tín hiệu và xử lý được đưa ra là khác nhau. Vậy các thiết bị làm sao để hiểu được
nhau. Điều đó đặt ra vấn đề về thiết kế UUI.
Nhằm tính thống nhất về UUI cũng như thuận tiện trong việc giao tiếp với người dùng
vào giao tiếp giữa các thiết bị, người ta đã đưa ra một số luật trong việc thiết kế một UUI. (chi
tiết xem thêm tài liệu [3]). Các luật này nhằm giúp cho việc một UUI được đưa ra đảm bảo được
nhu cầu của người sử dụng và thích hợp trong việc tích hợp các hệ thống mới vào hệ thống đã
có.

2.5.Vị trí trong tính toán rộng khắp (Location in Ubiquitous Computing).
Vị trí và vấn đề định vị luôn là một vấn đề quan trọng trong Ubicomp. Như ta đã biết
trong Ubicomp thì con người tương tác với nhiều máy tính ở những địa điểm khác nhau. Đồng
thời các thiết bị thực hiện công việc cũng ở những địa điểm khác nhau. Điều đó đặt ra nhu cầu về
xác định vị trí của các thiết bị.
Xác định vị trí cũng như công nghệ để xác định vị trí trong Ubicomp được quan tâm rất
nhiều. Nhờ nó mà ta có thể điều khiển được các thiết bị một cách chính xác cũng như tiết kiệm
được chi phí. Ta lấy một ví dụ đơn giản : nếu ta cần điều khiển một chiếc xe ô tô tự tham gia
giao thông thì thông tin về chiếc xe, về lộ trình, về các chiếc xe khác đều phải rất chính xác và
phải được cập nhật liên tục. Khi đó ta cần một công nghệ và chi phí nhiều hơn cho việc định vị
này. Tuy nhiên nếu ta chỉ cần điều khiển một chiếc bóng đèn trong nhà thì thông tin về vị trí sẽ ít
cần cập nhật hơn và ta sẽ cần ít chi phí hơn.
Mặt khác, xác định vị trí cũng xác định được tầm quan trọng của các thiết bị trong
Ubicomp. Ví trí ít chịu tương tác cũng như ít giao tiếp với người sử dụng và hệ thống thì ta có
thể sử dụng thiết bị ít nhạy bén hơn và ngược lại. Thêm vào đó là việc các thiết bị trong
Ubicomp có tính di động cao thì ta cần nhiều thông tin định vị hơn các thiết bị có tính di động
thấp.
Nói chung, vấn đề định vị là một vấn đề quan trọng trong Ubicomp và có nhiều nhà
nghiên cứu cũng như nhiều giải pháp cho vấn đề này. Tuy nhiên trong khuôn khổ bài tiểu luận
này ta sẽ không đề cập đến chúng.
8
Ubiquitous computing Nhóm 12
2.6.Xác định bối cảnh trong tính toán rộng khắp (Context-Aware Computing)
Trong Ubicomp thì việc xác định bối cảnh là một việc hết sức quan trọng. Khi ta sử dụng
máy tính thường ngày ta ít khi quan tâm đến bối cảnh. Vì khi ta sử dụng máy tính chủ yếu là
ngồi trước máy, sử dụng bàn phím và chuột để thực hiện một chương trình với mục đích có sẵn.
Tính bối cảnh ở đây không được đề cao. Việc này hoàn toàn thay đổi trong Ubicomp. Với
Ubicomp chúng ta tương tác với máy tính ở trong những thời điểm khác nhau với những hoàn
cảnh khác nhau. Có thể chúng ta làm cùng một công việc nhưng tại những hoàn cảnh khác nhau
thì ta mong muốn có những kết quả khác nhau. Ví dụ : cùng là một việc truyền đi một thông tin,

với bạn bè ta mong muốn câu từ thân thiết, với cấp trên ta mong muốn câu từ thể hiện sự kính
trọng… Như vậy để Ubicomp có thể xâm nhập được vào đời sống của con người thì ta cần phải
hiểu được bối cảnh của công việc.
Ubicomp hướng đến việc gần gũi với người sử dụng, hướng đến việc con người quen với
việc sử dụng máy tính như một thói quen. Vì vậy việc tính toán bối cảnh được đặt ra như một
yêu cầu tất yếu của Ubicomp. Nó mang tính quyết định việc linh hoạt và tính ứng dụng rộng
khắp của Ubicomp. Đồng thời nó cũng nhằm mục đích nâng cao chất lượng cuộc sống của con
người. Tuy nhiên, xác định bối cảnh là một bài toán khó, nó yêu cầu rất nhiều đầu vào và xử lý,
do đó tùy từng trường hợp mà ta sẽ có những kỹ thuật nhất định để giải quyết bài toán này.
2.7.Xử lý tuần tự các dữ liệu cảm ứng (Processing Sequential Sensor Data).
Trong Ubicomp thì vai trò của các bộ cảm ứng (sensor) là rất quan trọng. Trong Ubicomp
ngoài việc xử lý các yêu cầu của con người thì bài toán xác định bối cảnh, xác định vị trí là
những bài toán không thể thiếu, mà đầu vào của các bài toán này chính là các dữ liệu của bộ cảm
ứng. Đa phần trong thực tế các dữ liệu cảm ứng là dữ liệu tuần tự tức là chúng được lấy theo
trình tự thời gian. Vì vậy vấn đề đặt ra cho Ubicomp là việc xử lý các dữ liệu này.
Trong thực tế, các dữ liệu từ bộ cảm ứng không thể đảm bảo được tính chính xác hoàn
toàn do lỗi thiết bị phần cứng. Do đó Ubicomp cần phải có tính chịu lỗi và sửa lỗi các tín hiệu
này. Đồng thời việc các thiết bị cảm ứng thu vào các dữ liệu rời rạc theo thời gian nên nhiều lúc
ta cần phải tổng hợp lại các dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định để đưa ra được các xử
lý chính xác. Ví dụ : khi ta điều khiển chiếc ô tô thì dữ liệu về tốc độ của ô tô ta lấy ra được bằng
cách xử lý một chuỗi các dữ liệu về địa điểm của ô tô trong một khoảng thời gian ngắn. Từ đó ta
có thể tính toán ra tốc độ tức thời của ô tô đó.
Khi Ubicomp càng phát triển, tức là máy tính càng thông minh hơn, cuộc sống của con
người càng thoải mái hơn thì tầm quan trọng của các dữ liệu cảm ứng càng cao hơn. Thêm vào
đó là độ phức tạp cũng như số lượng loại tín hiệu sẽ càng cao lên. Do đó đòi hỏi của việc xử lý
các dữ liệu này càng trở nên cấp thiết và đóng vai trò quan trọng trong Ubicomp.
9
Ubiquitous computing Nhóm 12
3. Mô hình ngôi nhà thông minh – smart home
3.1.Khái quát ý tưởng smart home

Trong cuộc sống thường ngày, ta thường phải lặp đi lặp lại các thao tác trong ngôi nhà
của chính mình như : mở, đóng, khóa cửa; tắt, bật đèn; bật bếp nấu nướng; … tuy nhiên đôi lúc
các thao tác này cho ta kết quả không được như ý muốn. Ví dụ : ta muốn bật đèn xem tivi thì ta
muốn đèn tối hơn một chút để tạo cảm giác, ta muốn đọc báo thì lại phải sáng hơn. Điều này khó
có thể thực hiện được với một bóng đèn thông thường tại gia đình. Thêm vào đó việc lặp đi lặp
lại các thao tác khiến cho ta có một ý nghĩ rằng : nếu chúng được thực hiện một cách tự động thì
chúng ta sẽ tiết kiệm được rất nhiều công sức. Từ nhu cầu đó mà ta có ý tưởng về smart home.
Ngôi nhà thông minh (tiếng Anh: smart-home hoặc intelli-home, home automation) được
hiểu là một ngôi nhà được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử có chức năng vận hành một cách tự
động hoàn toàn hoặc theo sự sắp xếp sẵn của chủ nhân, trong đó chúng thay thế con người trong
một số thao tác quản lý, điều khiển…
Trong smart home các đồ dùng trong nhà như các thiết bị phòng ngủ, phòng khách, nhà
bếp… đều được gắn các thiết bị điều khiển có thể thông tin liên lạc được với nhau, chúng cho
phép chủ nhân điều khiển, lập lịch hoạt động. Điều đáng chú ý ở đây là các thiết bị này có thể
liên lạc với nhau để cùng thực hiện các thao tác của một công việc nào đó. Điều này thể hiện rõ
nét nhất tính Ubicomp. Mỗi một thiết bị đều như một chiếc máy tính thu nhỏ, có sự độc lập nhất
định và hiểu biết nhất định.
3.2.Ưu điểm của smart home
Smart home sử dụng các thiết bị và công nghệ tự động hóa, thông minh hóa, giúp cho con
người nhàn hạ hơn trong sinh hoạt hằng ngày. Điều này giúp cho chủ nhân căn nhà tận hưởng sự
tiện nghi của cuộc sống và dễ dàng quản lý ngôi nhà của mình hơn. Ta có thể điều khiển căn nhà
của mình dù ở bất kỳ chỗ nào. Ta sẽ không còn gặp các rắc rối như việc mở của cho người quen
khi không ở nhà hay khi ta về nhà trong trời tối mà ta phải lần tìm công tắc điện để bật sáng căn
phòng. Ta cũng không cần phải quan tâm đến việc bật nước nóng trước khi tắm hay phải để ý tắt
các thiết bị điện khi ra khỏi nhà. Tất cả đều sẽ được thực hiện tự động và theo lịch trình được đặt
sẵn. Ta cũng có thể điều khiển chúng chỉ với một thiết bị điều khiển cầm tay duy nhất.
Các thiết bị trong smart home có khả năng kết nối và trao đổi thông tin lẫn nhau để thực
hiện một công việc phức tạp. Điều đó cho phép chúng ta thực hiện việc nhà từ đơn giản đến phức
tạp, từ lau dọn đến việc nấu ăn một cách tự động trong khi nếu ta làm băng tay sẽ tốn nhiều công
sức và thao tác.

Smart home không chỉ là công nghệ đóng kín trong một ngôi mà mà nó còn cho phép mở
rộng việc thông minh hóa bất kỳ không gian nào từ văn phòng, nhà hàng, nhà xưởng hay các khu
10
Ubiquitous computing Nhóm 12
vực công cộng. Với sự mở rộng này khoa học công nghệ thật sự làm cho cuộc sống của con
người dễ dàng, tiện lợi hơn.
3.3.Tính toán rộng khắp trong smart home
Trước hết ta sẽ xem xét smart home có phải là một mô hình của tính toán rộng khắp hay
không. Thật vậy, Ubicomp là xu hướng mà một người sẽ tương tác với nhiều máy tính khác
nhau, trong đó các máy tính đi vào đời sống của con người mà con người sử dụng nó một cách tự
nhiên, thuận tiện. Trong smart home thì mỗi một thiết bị điện tử trong nhà đều có thể coi là một
máy tính. Chúng có khả năng vận hành tự động hoặc theo lịch được sắp sẵn, có khả năng trao đổi
thông tin với nhau, tức là chúng có khả năng tính toán. Theo một nghĩa nào đó chúng là một máy
tính. Con người sống trong smart home sẽ sử dụng các thiết bị này một cách dễ dàng, thuận tiện.
Ubicomp được thể hiện trong smart home qua các thiết bị được thông minh hóa trong
ngôi nhà. Với từng thiết bị ta có thể điều khiển chúng từ bất kỳ đâu chỉ với một điều khiển duy
nhất, tức là chúng có khả năng nhận và giải mã tín hiệu, cũng tức là có khả năng tính toán. Với
việc thiết bị tính toán ở các vật dụng trong gia đình tức là vật dụng nào con người cần tác động
đến thì ở đó có máy tính, có sự hiện diện của tính toán. Khi đó ta có thuật ngữ “tính toán rộng
khắp”.
3.4.Một số thiết bị của smart home trong thực tế
Trước hết ta sẽ nhìn qua hình ảnh mô hình ngôi nhà thông minh. Hình ảnh sau chỉ mang
tính chất minh họa. Trong thực tế thì smart home sẽ gồm nhiều thiết bị hơn và độ “thông minh”
của ngôi nhà sẽ được đánh giá dựa trên số lượng, độ thông minh, tính kết nối của các thiết bị
trong ngôi nhà đó.
Hình ảnh sơ đồ smart home :
11
Ubiquitous computing Nhóm 12
Ta sẽ cùng tìm hiểu về một số thiết bị của smart home trong thực tế qua một số nhóm
thiết bị cơ bản. (Lưu ý : việc phân loại các thiết bị dựa trên hiểu biết của người viết nên có thể

còn thiếu sót và không dựa theo tài liệu đáng tin cậy nào khác)
3.4.1. Nhóm các thiết bị điều khiển
Nhóm này gồm các thiết bị dùng để điều khiển hoặc trợ giúp chủ nhân điều khiển ngôi
nhà. Phải kể đến đầu tiên chính là thiết bị điều khiển cầm tay.
Thiết bị điều khiển cầm tay có thể có dạng giống như một chiếc điều khiển tivi thông
thường, trên đó sẽ là các phím tương ứng với các chức năng điều khiển cần thiết và thông dụng.
Thiết bị điều khiển này thông thường là dạng tích hợp của nhiều điều khiển, tức là nó không chỉ
điều khiển được một thiết bị mà còn điều khiển được nhiều thiết bị khác nhau trong ngôi nhà.
Ngoài ra thiết bị điều khiển còn có thể tích hợp dưới dạng phần mềm và được cài đặt vào trong
các thiết bị cầm tay (PDA hoặc smart phone).
Ngoài thiết bị điều khiển cầm tay thì smart home còn chịu điều khiển của các thiết bị điều
khiển tự động. Các thiết bị này có thể từ đơn giản nhưng một bộ đếm thời gian để chạy lịch được
lập sẵn đến phức tạp như một chiếc máy tính, có khả năng nhận các tín hiệu bên ngoài, tính toán
và đưa ra các xử lý tương ứng với từng hoàn cảnh.
Bộ phận điều khiển chính là thể hiện rõ ràng nhất của tính toán rộng khắp trong smart
home. Nó thể hiện việc xử lý tín hiệu (cần tính toán) chứ không chỉ đơn thuần là phản ứng lại với
tín hiệu theo dạng trạng thái (ví dụ như công tắc tắt bật bóng đèn).
3.4.2. Nhóm các thiết bị truyền dẫn
Tiếp theo ta phải kể đến các thiết bị truyền dẫn. Smart home thực sự thì phải có sự liên
lạc giữa các thiết bị bên trong ngôi nhà. Nếu các thiết bị là một khối riêng biệt thì việc thông
minh hóa ngôi nhà chẳng khác gì việc cơ giới hóa, tức là chúng ta thay một số máy móc đơn giản
vào các bộ phận của ngôi nhà. Smart home cần phải tự phản ứng lại được với sự thay đổi của
hoàn cảnh xung quanh, một số công việc cần phải được thực hiện tự động mà nhiều khi đầu vào
của các xử lý đó phải được lấy từ các thiết bị khác nhau. Mặt khác để có thể điều khiển ngôi nhà
từ xa thì ta phải có các thiết bị kết nối và truyền dẫn qua mạng.
Các thiết bị thuộc nhóm này có thể kể đến là : các thiết bị biến đổi điện năng (đề phù hợp
với từng thiết bị một với cùng một nguồn điện đầu vào); các thiết bị biến đổi tín hiệu (để các
thiết bị có thể hiểu được nhau); các thiết bị kết nối mạng máy tính; …
3.4.3. Nhóm các thiết bị đầu cuối
Đây là nhóm các thiết bị hoặc là lấy tín hiệu làm tín hiệu đầu vào cho bộ phận điều khiển

hoặc nhận các tín hiệu từ thiết bị điều khiển để thực thi. Các thiết bị này thông thường là các
thiết bị mà ta muốn trực tiếp điều khiển.
Ở đây ta có thể phân nhóm các thiết bị này thành hai nhóm chính. Thứ nhất là nhóm các
thiết bị thu nhận tín hiệu hay ta thường gọi là các sensor. Các thiết bị này chịu trách nhiệm thu
12
Ubiquitous computing Nhóm 12
nhận các tín hiệu từ môi trường xung quang smart home. Các thông tin thu nhận được có thể từ
đơn giản như nhiệt độ, độ ẩm; đến phức tạp như âm thanh, hình ảnh… Các thiết bị này tùy từng
mục đích sử dụng sẽ được đặt ở những vị trí sao cho thông tin nó lấy được ở vị trí đó là thông tin
hữu ích nhất, tiêu biểu nhất cho công việc cần xử lý.
Nhóm thiết bị đầu cuối thứ hai là các thiết bị thực hiện điều khiển. Các thiết bị này là các
thiết bị mà chúng ta muốn trực tiếp tác động, chúng chính là những vật dụng thường ngày trong
ngôi nhà mà ta muốn điều khiển. Ví dụ : những chiếc bóng đèn, cánh cửa, điều hòa, tivi, …
Những thiết bị này trong ngôi nhà bình thường ta đều có thể thấy nhưng trong smart home chúng
chỉ có bề ngoài và chức năng giống như vậy nhưng thực chất bên trong chúng được nối đến với
bộ phận điều khiển và từ đó thực hiện các chức năng của chúng một cách tự động hoặc bán tự
động theo sự điều khiển của chủ nhân ngôi nhà. Đây cũng là những thiết bị gần với con người
nhất, là thiết bị thể hiện kết quả của việc tính toán rộng khắp trong smart home.
13
Ubiquitous computing Nhóm 12
4. Kết luận
Bài tiểu luận chỉ đưa ra được một cách nhìn tổng quan nhất về tính toán rộng khắp đồng
thời cũng đưa ra một ứng dụng cụ thể mà khoa học hiện nay đang phát triển đó là smart home.
Trong khuôn khổ bài tiểu luận cũng không thể đề cập được đến tất cả các khía cạnh của tính toán
rộng khắp nhất là khía cạnh thách thức về công nghệ của tính toán rộng khắp. Do bài tiểu luận
được thực hiện dựa trên khả năng hiểu biết cũng như đọc hiểu một số tài liệu của người làm nên
không thể tránh khỏi những quan điểm cá nhân và còn có nhiều sai sót. Hi vọng rằng bài tiểu
luận có thể đưa đến cho người đọc có được một bức tranh khái quát, một hình ảnh tổng thể về
tính toán rộng khắp. Xin chân thành cám ơn.
14

Ubiquitous computing Nhóm 12
5. Danh mục tài liệu tham khảo
[Book]
[1]. Stefan Poslad, UbiquitousComputing SmartDevices, Environments and Interactions, A
John Wiley and Sons, Ltd, Publication 1
st
2009.
[2]. Edited by Eduard Babkin, UBIQUITOUS COMPUTING, InTech, 2011.
[3]. Edited by John Krumm, Ubiquitous Computing Fundamentals, Taylor and Francis Group,
LLC, 2010.
[Article]
[4]. Mark Weiser, The Computer for the 21st Century.
[5]. R. Jason Weiss and J. Philip Craiger, Ubiquitous Computing.
[6]. Victoria Bellotti and Abigail Sellen, Design for Privacy in Ubiquitous Computing
Environments.
[7]. Genevieve Bell and Paul Dourish, Yesterday’s tomorrows: notes on ubiquitous
computing’s dominant vision, 2006.
[8]. W. Keith Edwards and Rebecca E. Grinter, At Home with Ubiquitous Computing: Seven
Challenges.
15