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普适计算是一种新的计算模式,也是计算技术发展的一种趋势。随着物联网和信息物理融合系统的发展,人们不断地把传感、效应、通信和计算能力嵌入到现实世界的物理实体中,使其更加智能化和自动化,甚至可以协同完成复杂的任务。这类新型的能力增强物体被称为智能对象或者智能物体。智能对象为普适计算的发展带来了新的机遇和挑战。如何在异构动态的普适计算环境下基于大量分布式的智能对象来构建普适计算系统和应用是亟待研究的重要问题。 针对智能对象的异构性和动态性,本文提出了一种基于智能交互对象的构建普适计算系统和应用的方法。智能交互对象对智能对象的概念进行了扩展,为智能对象增加了一些共同的基本能力;同时智能交互对象模型为应用开发者提供了一个统一的模型抽象,从而在一定程度上减轻了异构性。针对智能对象的动态性,为智能交互对象设计了局部化交互机制,从而使得智能交互对象的动态加入和退出对于普适计算环境的影响被局部化。基于智能交互对象的应用支撑机制为普适计算应用开发者提供了一个统一编程模型,能够提高异构智能交互对象的可编程性和可交互性,降低开发者基于智能交互对象开发普适计算应用的难度。 本文的主要工作和创新点包括: 1.提出了智能交互对象的概念和模型,以及智能交互对象的一种实现方法。智能交互对象是对智能对象概念的扩展,对智能对象的能力进行了增强。运用智能交互对象来构建普适计算系统,能够减轻异构动态的智能对象为普适计算带来的挑战和问题。智能交互对象模型为智能交互对象提供了一个统一抽象。本文提出把智能交互对象的基本能力实现在一个可附加的核心模块中,然后把该核心模块集成到物体中使之转变为智能交互对象。 2.提出了智能交互对象的局部化交互机制。局部化交互机制屏蔽了智能交互对象的网络异构性,使得任何两个临近的智能交互对象之间能够直接对等地交互,动态地相互发现和共享功能。局部化交互不依赖中央节点集中式协调,从而能够更好地应对智能交互对象的动态性。 3.提出了基于智能交互对象的编程模型和普适计算应用支撑机制。针对智能交互对象的异构性,提出一个统一的编程模型和编程接口。基于该编程模型和编程接口,智能交互对象应用可以方便地访问其他智能交互对象提供的功能(即智能交互对象服务)。针对智能交互对象的动态性,本文采用智能交互对象服务来实现智能交互对象之间的松散耦合。该支撑机制的优点是:屏蔽了智能交互对象在内置功能、网络接口等方面的异构性,为智能交互对象应用开发者提供了简便有效的编程模型和编程接口。 4.设计和实现了多种智能交互对象原型,同时把本文提出方法应用到两个实际系统中。基于提出的智能交互对象的实现方法,本文实现了多种智能交互对象原型。为了验证本文提出的基于分布式智能交互对象构建普适计算应用的方法的有效性,实现了两个实际的应用系统。从实现的应用实例来看,基于智能交互对象的方法在集成异构的子系统和扩展物体功能方面有一定优势。