الحوسبة المنتشرة

الحوسبة المنتشرة (أو " الحوسبة الشاملة ") مفهومٌ في هندسة البرمجيات ، وهندسة الأجهزة ، وعلوم الحاسوب ، حيث تُتاح الحوسبة بسلاسة في أي وقت وفي أي مكان. وعلى عكس الحوسبة المكتبية ، تُتيح الحوسبة المنتشرة إمكانية استخدامها على أي جهاز، في أي مكان، وبأي صيغة. يتفاعل المستخدم مع الحاسوب، الذي قد يتخذ أشكالًا عديدة، منها أجهزة الحاسوب المحمولة ، والأجهزة اللوحية ، والهواتف الذكية ، والمحطات الطرفية المدمجة في الأشياء اليومية كالثلاجة أو النظارات . تشمل التقنيات الأساسية الداعمة للحوسبة المنتشرة الإنترنت ، والبرمجيات الوسيطة المتقدمة ، ونواة النظام ، وأنظمة التشغيل ، ورموز الأجهزة المحمولة ، وأجهزة الاستشعار ، والمعالجات الدقيقة ، ووحدات الإدخال/الإخراج وواجهات المستخدم الجديدة ، وشبكات الحاسوب ، وبروتوكولات الأجهزة المحمولة، وأنظمة الملاحة العالمية ، والمواد الحديثة.

يُطلق على هذا النموذج أيضًا اسم الحوسبة المنتشرة ، ^{[ 1 ]} أو الذكاء المحيطي ، ^{[ 2 ]} أو "البرمجيات الشاملة". ^{[ 3 ]} يُركز كل مصطلح على جوانب مختلفة قليلاً. وعندما يتعلق الأمر بالأجهزة المعنية بشكل أساسي، يُعرف أيضًا باسم الحوسبة الفيزيائية ، وإنترنت الأشياء ، والحوسبة اللمسية ، ^{[ 4 ]} و"الأشياء التي تُفكر". وبدلاً من اقتراح تعريف واحد للحوسبة المنتشرة وهذه المصطلحات ذات الصلة، تم اقتراح تصنيف لخصائص الحوسبة المنتشرة، والذي يُمكن من خلاله وصف أنواع أو أنماط مختلفة من الأنظمة والتطبيقات المنتشرة. ^{[ 5 ]}

تشمل مواضيع الحوسبة المنتشرة ما يلي: الحوسبة الموزعة ، والحوسبة المتنقلة ، وحوسبة الموقع، والشبكات المتنقلة، وشبكات الاستشعار ، والتفاعل بين الإنسان والحاسوب ، وتقنيات المنزل الذكي الواعية بالسياق ، والذكاء الاصطناعي .

الحوسبة المنتشرة هي مفهوم استخدام أجهزة كمبيوتر صغيرة متصلة بالإنترنت وغير مكلفة للمساعدة في أداء الوظائف اليومية بطريقة آلية. ^{[ 6 ]}

اقترح مارك وايزر ثلاثة أشكال أساسية لأجهزة الحوسبة المنتشرة : ^{[ 7 ]}

• أجهزة لوحية : جهاز قابل للارتداء يبلغ حجمه حوالي سنتيمتر واحد
• الوسادات : جهاز محمول باليد يبلغ حجمه حوالي ديسيمتر واحد
• اللوحات : جهاز عرض تفاعلي كبير الحجم يبلغ طوله حوالي متر واحد

تعتمد جميع أجهزة الحوسبة المنتشرة التي اقترحها مارك وايزر على أجهزة مسطحة بأحجام مختلفة مزودة بشاشة عرض مرئية. ^{[ 8 ]} وقد طُبقت هذه الفئات المفاهيمية للأجهزة لاحقًا في مركز أبحاث زيروكس بارك (Xerox PARC) في أنظمة تجريبية، بما في ذلك PARCTab وPARCPad وLiveBoard، والتي شكلت نماذج أولية مبكرة لبيئات الحوسبة المحمولة، واللوحية، وذات الشاشات التفاعلية الكبيرة. ^{[ 9 ]} وبالتوسع خارج هذه المفاهيم، توجد مجموعة واسعة من أجهزة الحوسبة المنتشرة الأخرى التي يُمكن أن توجد. ^{[ 5 ]}

صاغ مارك وايزر مصطلح "الحوسبة المنتشرة" حوالي عام 1988، خلال فترة عمله كرئيس قسم التكنولوجيا في مركز أبحاث زيروكس بالو ألتو (PARC) . وقد كتب وايزر، بمفرده ومع مدير المركز وكبير علمائه جون سيلي براون ، بعضًا من أوائل الأبحاث حول هذا الموضوع، حيث قام بتعريفه وتحديد أهم جوانبه. ^{[ 7 ] [ 10 ] [ 11 ]}

إدراكًا منه أن توسيع نطاق قوة المعالجة ليشمل سيناريوهات الحياة اليومية سيستلزم فهمًا للظواهر الاجتماعية والثقافية والنفسية خارج نطاقها المعتاد، تأثر وايزر بالعديد من المجالات خارج علوم الحاسوب، بما في ذلك " الفلسفة ، والظواهرية ، والأنثروبولوجيا ، وعلم النفس ، وما بعد الحداثة ، وعلم اجتماع العلوم ، والنقد النسوي ". وقد كان صريحًا بشأن "الأصول الإنسانية لـ'المثال الخفي في الفكر ما بعد الحداثي'"، ^{[ 11 ]} مشيرًا أيضًا إلى رواية فيليب ك. ديك الساخرة " يوبيك ".

اقترح آندي هوبر من جامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة مفهوم "الانتقال الآني" وقام بتوضيحه - حيث تتبع التطبيقات المستخدم أينما ذهب.

قام روي وانت (الذي يعمل الآن في جوجل)، أثناء عمله في شركة أوليفيتي للأبحاث، بتصميم أول "نظام شارة نشطة"، وهو نظام حوسبة متطور لتحديد المواقع يدمج التنقل الشخصي مع الحوسبة. وفي وقت لاحق، في مركز أبحاث زيروكس بارك، صمم وبنى "باركتاب" أو ببساطة "تاب"، والذي يُعرف على نطاق واسع بأنه أول حاسوب في العالم مُدرك للسياق، والذي يشبه إلى حد كبير الهواتف الذكية الحديثة.

قام بيل شيليت (الذي يعمل الآن في جوجل) أيضاً ببعض الأعمال السابقة في هذا الموضوع، وشارك في ورشة عمل الحوسبة المتنقلة المبكرة التي عقدت في سانتا كروز عام 1996.

يتولى كين ساكامورا، من جامعة طوكيو باليابان ، قيادة مختبر الشبكات المنتشرة (UNL) في طوكيو ، بالإضافة إلى منتدى T-Engine . ويهدف كل من مواصفات ساكامورا للشبكات المنتشرة ومنتدى T-Engine إلى تمكين أي جهاز من أجهزة الاستخدام اليومي من بث المعلومات واستقبالها. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

قدّم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إسهامات بحثية هامة في هذا المجال، لا سيما من خلال اتحاد "الأشياء التي تفكر" (بإدارة هيروشي إيشي ، وجوزيف أ. باراديسو ، وروزاليند بيكارد ) في مختبر الإعلام ^{[ 14 ]} ، ومشروع "أوكسجين" التابع لمختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي (CSAIL) ^{[ 15 ]} . ومن بين المساهمين الرئيسيين الآخرين : جامعة واشنطن ( شويتاك باتيل ، وأنيند داي، وجيمس لاندي )، ومختبر "هيلث إكس" التابع لكلية دارتموث (بإدارة أندرو كامبل )، وكلية الحوسبة في معهد جورجيا للتكنولوجيا ( غريغوري أبوود، وثاد ستارنر )، ومختبر "الحوسبة الواعية بالناس" التابع لمعهد كورنيل للتكنولوجيا (بإدارة تنزيم تشودري )، وبرنامج الاتصالات التفاعلية بجامعة نيويورك ، وقسم المعلوماتية بجامعة كاليفورنيا في إرفاين ، وأبحاث مايكروسوفت ، وأبحاث إنتل، و"إكواتور " ^{[ 16 ]} ، وجامعة آجو (UCRi & CUS) ^{[ 17 ] .}

كان نظام "السلك الحي" للفنانة ناتالي جيريميجينكو ، المعروف أيضًا باسم "الخيط المتدلي"، أحد أوائل الأنظمة واسعة الانتشار ، وقد تم تركيبه في مركز أبحاث زيروكس بارك خلال فترة عمل مارك وايزر هناك. ^{[ 18 ]} كان هذا النظام عبارة عن خيط متصل بمحرك خطوي ويتم التحكم فيه عبر اتصال شبكة محلية ؛ حيث يتسبب نشاط الشبكة في ارتعاش الخيط، مما يوفر مؤشرًا مرئيًا لحركة البيانات. وقد وصف وايزر هذا النظام بأنه مثال على التكنولوجيا الهادئة . ^{[ 19 ]}

من مظاهر هذا التوجه انتشار الهواتف المحمولة على نطاق واسع. تدعم العديد من الهواتف المحمولة نقل البيانات بسرعة عالية، وخدمات الفيديو، وغيرها من الخدمات ذات القدرات الحاسوبية الفائقة. ورغم أن هذه الأجهزة المحمولة لا تُعدّ بالضرورة تجسيدًا للحوسبة الشاملة، إلا أن هناك أمثلة، مثل مشروع ياويوروزو (ثمانية ملايين إله) في اليابان، حيث تُظهر الأجهزة المحمولة، المقترنة بعلامات تعريف الترددات الراديوية، أن الحوسبة الشاملة موجودة بالفعل بشكل أو بآخر. ^{[ 20 ]}

أنتجت شركة Ambient Devices "كرة" و"لوحة تحكم" و" منارة طقس ": تتلقى هذه الأجهزة الزخرفية البيانات من شبكة لاسلكية وتبلغ عن الأحداث الجارية، مثل أسعار الأسهم والطقس، مثل جهاز Nabaztag ، الذي اخترعه رافي هالادجيان وأوليفييه ميفيل ، وقامت بتصنيعه شركة Violet.

ابتكر مارك بيسكي، وهو متخصص في المستقبليات الأسترالية، مصباحًا عالي التكوين مزودًا بـ 52 مصباح LED ويعمل بتقنية الواي فاي ، وأطلق عليه اسم MooresCloud نسبة إلى جوردون مور . ^{[ 21 ]}

أطلقت شركة Unified Computer Intelligence Corporation جهازًا يُدعى Ubi – The Ubiquitous Computer ، مصممًا للسماح بالتفاعل الصوتي مع المنزل وتوفير وصول مستمر إلى المعلومات. ^{[ 22 ]}

ركزت أبحاث الحوسبة المنتشرة على بناء بيئة تُمكّن فيها الحواسيب البشر من تركيز انتباههم على جوانب محددة من البيئة والعمل في أدوار إشرافية وصنع السياسات. وتؤكد الحوسبة المنتشرة على إنشاء واجهة بين الإنسان والحاسوب قادرة على تفسير نوايا المستخدم ودعمها. فعلى سبيل المثال، يسعى مشروع "أوكسجين" التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى إنشاء نظام تكون فيه الحوسبة منتشرة كالهواء.

في المستقبل، ستكون الحوسبة مُتمحورة حول الإنسان. ستكون متاحة مجانًا في كل مكان، كالبطاريات ومقابس الكهرباء، أو كالأكسجين في الهواء الذي نتنفسه... لن نحتاج لحمل أجهزتنا الخاصة معنا. بدلًا من ذلك، ستوفر لنا أجهزة عامة قابلة للتخصيص، سواء كانت محمولة باليد أو مُدمجة في البيئة، الحوسبة متى احتجنا إليها وأينما كنا. وبينما نتفاعل مع هذه الأجهزة "المجهولة"، ستتبنى خصائصنا المعلوماتية. ستحترم رغباتنا في الخصوصية والأمان. لن نضطر إلى الكتابة أو النقر أو تعلم مصطلحات حاسوبية جديدة. بدلًا من ذلك، سنتواصل بشكل طبيعي، باستخدام الكلام والإيماءات التي تُعبّر عن نوايانا... ^{[ 23 ]}

هذا تحول جوهري لا يسعى إلى الهروب من العالم المادي و"الدخول إلى فضاء إلكتروني معدني مليء بالجيجابايت"، بل يجلب أجهزة الكمبيوتر والاتصالات إلينا، ويجعلها "مرادفة للمهام المفيدة التي تؤديها". ^{[ 20 ]}

تربط الروبوتات الشبكية الشبكات المنتشرة بالروبوتات ، مما يساهم في خلق أنماط حياة جديدة وحلول لمعالجة مجموعة متنوعة من المشكلات الاجتماعية بما في ذلك شيخوخة السكان والرعاية التمريضية. ^{[ 24 ]}

يمكن اعتبار مجموعة ميزات "الاستمرارية" ، التي قدمتها شركة أبل في نظام التشغيل OS X Yosemite ، مثالاً على الحوسبة المنتشرة. ^{[ 25 ]}

تُعدّ الخصوصية بلا شكّ أكثر الانتقادات شيوعاً للحوسبة المنتشرة (ubicomp)، وقد تكون أكبر عائق أمام نجاحها على المدى الطويل. ^{[ 26 ]}

هذه قائمة بالمؤسسات البارزة التي تدعي أنها تركز على الحوسبة المنتشرة، مرتبة حسب البلد:

كندا

مختبر الوسائط الطوبولوجية ، جامعة كونكورديا، كندا

فنلندا

مجموعة التصوير المجتمعي، جامعة أولو ، فنلندا

ألمانيا

مكتب التعاون عن بعد (TECO)، معهد كارلسروه للتكنولوجيا ، ألمانيا

الهند

مركز موارد أبحاث الحوسبة المنتشرة (UCRC)، مركز تطوير الحوسبة المتقدمة ^{[ 27 ]}

باكستان

مركز أبحاث الحوسبة المنتشرة (CRUC)، كراتشي، باكستان

السويد

مركز الحياة المتنقلة ، جامعة ستوكهولم

المملكة المتحدة

مختبر الواقع المختلط، جامعة نوتنغهام

• إنترنت الأشياء المحيطي
• الوسائط المحيطة
• إمكانية الوصول إلى الكمبيوتر
• الحوسبة التي تتمحور حول الإنسان
• التفاعل عبر الهاتف المحمول
• المدينة الذكية (المدينة المنتشرة في كل مكان)
• التجارة المنتشرة في كل مكان
• التعلم في كل مكان
• الروبوت المنتشر في كل مكان
• حاسوب قابل للارتداء

• كتاب آدم غرينفيلد Everyware: The Dawning Age of Ubiquitous Computing ISBN 0-321-38401-6.
• سليم، فلورا، أبوود، غريغوري. مؤتمر UbiComp-ISWC '20: وقائع ملحقة للمؤتمر الدولي المشترك لعام 2020 التابع لجمعية آلات الحوسبة حول الحوسبة المنتشرة والواسعة الانتشار، ووقائع الندوة الدولية لعام 2020 التابعة لجمعية آلات الحوسبة حول الحواسيب القابلة للارتداء. جمعية آلات الحوسبة، نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية. رقم ISBN 978-1-4503-8076-8.

• المؤتمر الدولي للحوسبة المنتشرة (Pervasive)
• مجلة الحوسبة المتنقلة والمنتشرة، PMC (إلسيفير)
• وقائع سلسلة ورش عمل الوسائط المحيطة الدلالية (iAMEA)
• جامعة سيغن، منشورات ubicomp الرئيسية