Le futur paysage des appareils mobiles

Note de la rédaction - À bien des égards la révolution mobile vient seulement de commencer. Comme les appareils deviennent plus intelligents, comme des objets apparemment insignifiants se brancher, et que les technologies sans fil avance, il y aura des changements significatifs dans la façon dont les impacts de la technologie sont des vies. Un chercheur qui prend une vue à plus long terme de la technologie mobile est professeur Cristian Borcea du New Jersey Institute of Technology.

Borcea est professeur agrégé et le président adjoint du Département des sciences informatiques de NJIT, et titulaire d'une nomination professeur associé invité à l'Institut national de l'informatique à Tokyo, au Japon. La tenue d'un Ph.D. de l'Université Rutgers, Borcea étudie l'informatique mobile et de détection, réseaux ad hoc et des véhicules, et de nuages ​​et de systèmes distribués.

Voici Cristian Borcea parler de ses intérêts de recherche dans cette Avril 2014 vidéo:

Professeur Borcea et ses collègues ont été récemment remporté un National Science Foundation Grant à la recherche d'une plate-forme de cloud computing portable roman qui serait "en charge des applications de collaboration dans des domaines tels que la santé, la sécurité, et l'interaction sociale, bénéficiant potentiellement des millions d'utilisateurs."

«Notre objectif est de rendre plus intelligents les smartphones", a déclaré Borcea, qui est le chercheur principal de la subvention. Nous avons pris avec le professeur Borcea et lui a demandé d'expliquer son travail et la vision pour nous. Dans le poste client suivant, professeur Borcea expose sa vision de l'informatique mobile nuage augmentée et l'impact potentiel de ses recherches pourrait avoir sur les champs.

Le paysage avenir des appareils mobiles

Par Cristian Borcea

Dans les 10 à 15 prochaines années, le paysage mobile va connaître un changement radical qui va modifier complètement la façon dont nos appareils interagissent avec le monde physique. Le marché sera saturé avec des capteurs sans fil intelligentes qui auront un impact santé, les transports, l'énergie et les réseaux de distribution d'eau, etc. Par exemple, des capteurs de surveillance de la santé portés sur le corps seront communiquer sans fil avec les smartphones ou smartwatches, qui seront intégrées avec le nuage. Les applications de cette technologie sont apparemment sans fin - de trouver un médecin à proximité pour aider quelqu'un qui est d'avoir une crise cardiaque, à la surveillance et potentiellement arrêter la propagation des maladies épidémiques. En plus de capteurs, nous allons voir des dispositifs autonomes, les véhicules et robots dans une multitude de formes (voitures auto-conduite, drones, robots ménagers).

Ces dispositifs seront diffuser de grandes quantités de données provenant de l'environnement physique (vidéo, audio, et d'autres types), et ces données doit être rapidement traitées pour fournir des informations utiles assistance en temps réel pour les utilisateurs. Cependant, pour que cette vision devienne une réalité, plusieurs problèmes doivent être réglés pour que ces nouvelles applications mobiles de travailler efficacement et de protéger la vie privée des utilisateurs. Des chercheurs et des informaticiens devront intégrer l'informatique mobile et le cloud afin de permettre l'automatisation et l'interaction entre les dispositifs.

Au New Jersey Institute of Technology, mes collègues et moi essayons de répondre à une question clé nécessaire pour le paysage mobile itinérante: Comment pouvons-nous fournir rapide, évolutive, fiable et économe en énergie, l'informatique distribuée sur les appareils mobiles?

Avatar

Notre solution proposée est appelé Avatar, et il est un système mobile nuage qui permet des applications de collaboration efficaces et efficientes pour les utilisateurs mobiles. Dans Avatar, un utilisateur mobile possède un ou plusieurs dispositifs mobiles et possède un "avatar" hébergé dans le nuage. Notre version d'un avatar est une entité par utilisateur logiciel qui agit comme un substitut pour les dispositifs de l'utilisateur, ce qui permettra de réduire la charge de travail et de la demande pour le stockage et la bande passante. Avatars exécutent le même système d'exploitation que les mobiles et peuvent fonctionner sans être modifiés applications mobiles ou des composants de l'application. Implicitement, ils économisent de l'énergie sur les mobiles et d'améliorer le temps de réponse pour de nombreuses applications en exécutant certaines tâches pour le compte des utilisateurs. Les avatars sont toujours disponibles, même lorsque leurs appareils mobiles sont hors ligne.

Application potentielle: trouver des gens dans une foule

Actuellement, nous voyons une large gamme d'applications pour cette recherche. Par exemple, grâce à Avatar, un parent pourrait trouver un enfant perdu en utilisant la photo de l'enfant à la recherche à travers des images récentes prises par les utilisateurs mobiles à proximité. De même, les organismes d'application de la loi peuvent rechercher une personne d'intérêt. Être capable de fonctionner efficacement et automatiquement une telle opération sur des milliers d'appareils mobiles, sélectionnés en fonction de leur emplacement actuel et d'autres propriétés telles que les connexions sociales, tout en préservant la vie privée des utilisateurs, a été le Saint Graal de l'informatique mobile pendant une longue période.

L'application «trouver personne» pourrait fonctionner soit sur les avatars ou les téléphones mobiles, selon l'endroit où les photos sont actuellement situés et les arbitrages entre calcul et de communication. Notre architecture améliore le temps de réponse en utilisant des avatars pour traiter des photos déjà téléchargées vers le cloud, et en décidant meilleure façon de traiter avec les photos résidant sur les mobiles.

En plus d'impact sur la façon dont les parents et application de la loi peut trouver des personnes d'intérêt, notre recherche permettra d'améliorer les soins de santé et de bien-être. Les utilisateurs peuvent avoir des capteurs du corps de santé qui communiquent des données liées à la santé pour les téléphones intelligents et ensuite à la avatars- outre, les téléphones peuvent enregistrer l'emplacement de l'utilisateur et de co-implantation avec d'autres utilisateurs. Un exemple simple application est celle qui permettrait aux utilisateurs ou les organismes de santé pour surveiller et arrêter, dans les premiers stades, la propagation des maladies épidémiques, en voyant des pointes dans les données et en avertissant le CDC pour aider à contrôler l'épidémie. Ces types d'applications auraient peut-être permis de limiter la propagation du virus Ebola. Lorsque des catastrophes naturelles frappent, comme un tremblement de terre ou une tempête de neige, les mobiles / avatars des utilisateurs peuvent être interrogés en temps réel pour alerter les équipes d'urgence de l'emplacement des citoyens blessés. Les avatars peuvent partager les données des utilisateurs, même après les mobiles sont à court de batterie, améliorant ainsi la disponibilité.

Confidentialité dans le nuage

Les applications ci-dessus peuvent travailler efficacement en stockant et en traitement d'une quantité sans précédent de données dans le nuage. Dans le même temps, notre objectif est de protéger la vie privée et les données également la confidentialité de l'utilisateur à partir des fournisseurs de cloud. Nous proposons d'utiliser une variante de calcul multi-partie, qui est adapté pour le système Avatar et de nuages:

• Split et stocker les données des utilisateurs entre deux fournisseurs de cloud différentes de telle manière que chaque fournisseur de cloud individu ne peut pas accéder aux données d'origine (ce qui est obtenu grâce à des fonctions cryptographiques);
• Exécutez le programme désiré sur la répartition des données entre les deux fournisseurs de cloud tels que les fournisseurs ne peuvent pas voir le résultat final - le demandeur obtiendra des résultats partiels de chaque fournisseur de cloud et utiliser les fonctions cryptographiques de les fusionner en un résultat final.

La confidentialité des données des utilisateurs est préservée aussi longtemps que les fournisseurs de cloud ne sont de connivence avec l'autre. Cette hypothèse est soutenue par les paramètres actuels du monde réel dans lequel les fournisseurs de cloud sont des concurrents (par exemple, Amazon et Microsoft).

Programmabilité et d'évolutivité défis

En plus des questions de vie privée, il ya des défis techniques importants à Avatar, y compris les questions de programmabilité et d'évolutivité. De nombreuses applications actuelles sont interactifs ou de lourd sur la communication à la place du calcul. Par conséquent, de nouvelles architectures et protocoles nuages ​​sont nécessaires pour optimiser l'évolutivité et de trouver un bon équilibre entre le coût et l'efficacité. Pour cette raison, nous proposons de travailler sur re-conception de l'architecture et les protocoles nuage de soutenir des milliards d'utilisateurs mobiles et les applications mobiles avec des caractéristiques très différentes de la charge de travail de cloud actuelles.

Certaines de nos recommandations actuelles comprennent les techniques suivantes: le regroupement de la machine virtuelle de localiser distribué stockage et des données mise communication- pour localiser les données accesses- déduisant des données et le calcul redundancy- et programmer les machines virtuelles et les demandes avec soin pour réduire davantage la consommation de ressources de calcul.

Avatar applications exécutent plus (appareil mobile, Avatar) paires distribuées et synchronisés pour atteindre un objectif mondial. Par conséquent, les composants d'applications ont de multiples options pour savoir où placer l'exécution pour atteindre différents objectifs de performance globale. Cependant, les abstractions de programmation devraient protéger les programmeurs de toutes ces complexités et de fournir une API simple, de haut niveau. En plus du code de l'application, le programmeur doit établir des objectifs stratégiques et de performance qui seront traduites en un plan d'exécution par le middleware Avatar. Pour cette raison, nous proposons de travailler sur la création d'un modèle de programmation de haut niveau et un middleware qui permettent l'exécution efficace des applications distribuées sur une combinaison d'appareils mobiles et des avatars.

Dans l'ensemble, les informaticiens ont une lourde tâche d'entre eux afin d'intégrer l'informatique mobile et de nuages, mais l'impact de la société de façon gère les soins de santé, le transport, l'énergie, et la sécurité sont immenses.

Grâce à notre recherche au NJIT, nous espérons trouver des moyens de créer une nouvelle architecture de cloud mobile qui permet pour beaucoup de futures applications mobiles se produise efficacement et sans vie privée intrusion. Le paysage avenir des appareils mobiles au cours des 10 à 15 prochaines années est passionnant, et il est presque impossible d'imaginer dans quelle mesure nous pouvons améliorer les éléments fondamentaux de la façon dont nous interagissons avec nos paysages physiques et numériques.