El panorama futuro de los dispositivos móviles

Nota del editor - En muchos sentidos, la revolución móvil sólo acaba de comenzar. Como los dispositivos se vuelven más inteligentes, como objetos aparentemente insignificantes se conectan, y como las tecnologías inalámbricas antelación, habrá cambios significativos en cómo la tecnología impacta son vidas. Un investigador que está tomando una visión a largo plazo de la tecnología móvil es profesor Cristian Borcea del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey.

Borcea es profesor asociado y el Presidente Asociado del Departamento de Ciencias de la Computación en el NJIT, y tiene una cita Profesor Asociado en el Instituto Nacional de Informática en Tokio, Japón. La celebración de un Ph.D. de la Universidad de Rutgers, Borcea estudia computación móvil y detección, ad hoc y redes vehiculares, y la nube y los sistemas distribuidos.

Aquí está Cristian Borcea hablar de sus intereses de investigación en este video abril 2014:

Profesor Borcea y sus colegas han sido recientemente galardonado con una Fundación Nacional de Ciencia de subvención a la investigación una plataforma de computación en la nube móvil novela que "soportar aplicaciones de colaboración en áreas como la salud, la seguridad y la interacción social, beneficiando potencialmente a millones de usuarios."

"Nuestro objetivo es hacer que los teléfonos inteligentes más inteligente", dijo Borcea, quien es el investigador principal de la subvención. Hablamos con el profesor Borcea y le pedimos que explicar su trabajo y visión para nosotros. En el siguiente puesto de invitado, el profesor Borcea expone su visión de la informática móvil nube aumentada y el impacto potencial de su investigación podría tener en los campos.

El paisaje futuro de los dispositivos móviles

Por Cristian Borcea

En los próximos 10 a 15 años, el panorama móvil experimentará un cambio radical que alterará por completo la forma en que nuestros dispositivos interactúan con el mundo físico. El mercado se satura con sensores inalámbricos inteligentes que afectarán a la salud, el transporte, la energía y las redes de distribución de agua, etc. Por ejemplo, los sensores de monitoreo de salud llevan en el cuerpo se comunican de forma inalámbrica con teléfonos inteligentes o smartwatches, que se integrarán con la nube. Las aplicaciones de esta tecnología son aparentemente sin fin - de encontrar un médico cerca para ayudar a alguien que está teniendo un ataque al corazón, a la supervisión y potencialmente detener la propagación de enfermedades epidémicas. Además de los sensores, veremos dispositivos autónomos, vehículos y robots en una multitud de formas (coches de auto-conducción, drones, robots domésticos).

Estos dispositivos transmitir grandes cantidades de datos desde el entorno físico (vídeo, audio y otros tipos), y estos datos tiene que ser procesados ​​rápidamente para proporcionar asistencia en tiempo real utilidad para los usuarios. Sin embargo, para que esta visión se convierta en realidad, varios problemas se deben superar para asegurar que estas nuevas aplicaciones móviles funcionan con eficiencia y proteger la privacidad de los usuarios. Los investigadores y científicos de la computación tendrán que integrar la informática móvil y en la nube con el fin de permitir la automatización y la interacción entre los dispositivos.

En el Instituto Tecnológico de Nueva Jersey, mis colegas y yo estamos tratando de responder a una pregunta clave necesaria para el cambio de panorama móvil: ¿Cómo podemos proporcionar rápido, escalable, confiable y eficiente de la energía, la computación distribuida a través de dispositivos móviles?

Avatar

Nuestra solución propuesta se llama Avatar, y es un sistema móvil en la nube que permite a las aplicaciones de colaboración eficaces y eficientes para los usuarios móviles. En Avatar, un usuario móvil posee uno o más dispositivos móviles y tiene un "avatar" alojada en la nube. Nuestra versión de un avatar es una entidad de software por usuario que actúa como un sustituto para los dispositivos del usuario, lo que reducirá la carga de trabajo y la demanda de almacenamiento y ancho de banda. Avatares corren el mismo sistema operativo que los móviles y se pueden ejecutar sin modificar las aplicaciones móviles o componentes de aplicaciones. Implícitamente, ahorran energía en los móviles y mejorar el tiempo de respuesta para muchas de las aplicaciones mediante la ejecución de ciertas tareas en nombre de los usuarios. Los avatares están siempre disponibles, incluso cuando sus dispositivos móviles están fuera de línea.

Aplicaciones potenciales: la búsqueda de personas en una multitud

Actualmente vemos una amplia gama de aplicaciones para esta investigación. Por ejemplo, a través de Avatar, un padre podría encontrar a un niño perdido mediante el uso de la foto del niño para buscar a través de las imágenes recientes tomadas por los usuarios de móviles cercanas. Del mismo modo, los organismos encargados de hacer cumplir la ley pueden buscar una persona de interés. Ser capaz de ejecutar de manera eficiente y automáticamente tal operación en miles de dispositivos móviles, seleccionados en función de su ubicación actual y otras propiedades, tales como las relaciones sociales, mientras que la preservación de la privacidad de los usuarios, ha sido el santo grial de la informática móvil desde hace mucho tiempo.

La aplicación "encontrar persona" podría funcionar en cualquiera de los avatares o los teléfonos móviles, dependiendo de donde las fotos se encuentran actualmente y las compensaciones entre cómputo y comunicación. Nuestra arquitectura mejora el tiempo de respuesta mediante el uso de avatares para procesar las fotos ya subidos a la nube, y al decidir cómo tratar mejor con las fotos que residen en los móviles.

Además de afectar la manera en que los padres y la policía puede encontrar personas de interés, nuestra investigación va a mejorar la salud y el bienestar. Los usuarios pueden tener sensores del cuerpo de la salud que reportan datos relacionados con la salud de los teléfonos inteligentes y luego a la avatars- además, los teléfonos pueden registrar la ubicación del usuario y co-ubicación con otros usuarios. Un ejemplo sencillo es una aplicación que permitiría a los usuarios o los organismos de salud para vigilar y detener, en las primeras etapas, la propagación de enfermedades epidémicas, al ver los picos de los datos y alertar a los CDC para ayudar a controlar el brote. Este tipo de aplicaciones se habrían quizás ayudado a limitar la propagación del ébola. Cuando los desastres naturales golpean, como un terremoto o una tormenta de nieve, los móviles / avatares de los usuarios se pueden consultar en tiempo real para alertar a los equipos de emergencia de los lugares de los ciudadanos lesionados. Los avatares pueden compartir los datos de los usuarios, incluso después de los móviles han quedado sin energía de la batería, lo que mejora la disponibilidad.

Privacidad en la nube

Las aplicaciones anteriores se pueden trabajar de manera eficiente mediante el almacenamiento y el procesamiento de una cantidad sin precedentes de datos en la nube. Al mismo tiempo, nuestro objetivo es proteger también la privacidad y confidencialidad de los datos del usuario de los proveedores de la nube. Proponemos utilizar una variante de la computación multi-partido, que se adapta para el sistema de Avatar y la nube:

• Dividir y almacenar datos de los usuarios entre dos proveedores de nubes diferentes de tal manera que cada proveedor de la nube individuo no puede acceder a los datos originales (esto se logra a través de funciones criptográficas);
• Ejecutar el programa deseado en la división de los datos entre los dos proveedores de la nube tales que los proveedores no pueden ver el resultado final - el solicitante obtendrá resultados parciales de cada proveedor de la nube y el uso de las funciones criptográficas para fundirlas en un resultado final.

La privacidad de los datos de los usuarios se conserva siempre que los proveedores de la nube no se ponen de acuerdo entre sí. Esta hipótesis se apoya en los entornos del mundo real actual en la que los proveedores de la nube son competidores (por ejemplo, Amazon y Microsoft).

Programabilidad y escalabilidad desafíos

Además de las cuestiones de privacidad, hay desafíos técnicos sustanciales a Avatar, incluidas las cuestiones programabilidad y escalabilidad. Muchas aplicaciones actuales son interactivos o pesados ​​en la comunicación en lugar de la computación. Por lo tanto, se necesitan nuevas arquitecturas y protocolos de nube para maximizar la escalabilidad y encontrar un buen equilibrio entre coste y eficiencia. Por esta razón, se propone trabajar en volver a diseñar la arquitectura y protocolos de nube para apoyar a miles de millones de usuarios móviles y aplicaciones móviles con características muy diferentes a las actuales cargas de trabajo en la nube.

Algunas de nuestras recomendaciones actuales incluyen las siguientes técnicas: la máquina virtual de clustering para localizar la disposición de datos y almacenamiento distribuido comunicación- para localizar datos accesses- datos deduciendo y redundancia- computación y programar máquinas virtuales y solicitudes cuidadosamente para reducir aún más el consumo de recursos de computación.

Avatar aplicaciones se ejecutan más distribuidos y sincronizados (dispositivos móviles, avatar) pares para lograr un objetivo global. Por lo tanto, los componentes de aplicaciones tienen múltiples opciones sobre dónde colocar la ejecución para lograr diferentes objetivos globales de rendimiento. Sin embargo, las abstracciones de programación deben proteger a los programadores de todas estas complejidades y proporcionar un simple, API de alto nivel. Además del código de aplicación, el programador debe emitir objetivos políticos y de resultados que se traducen en un plan de ejecución por el Avatar middleware. Por esta razón, se propone trabajar en la creación de un modelo de programación de alto nivel y un middleware que permite la ejecución efectiva de las aplicaciones distribuidas en una combinación de dispositivos móviles y avatares.

En general, los informáticos tienen una tarea importante por delante de ellos con el fin de integrar la informática móvil y en la nube, pero el impacto de la sociedad de manera gestiona la asistencia sanitaria, el transporte, la energía y la seguridad son inmensas.

A través de nuestra investigación en el NJIT, estamos con la esperanza de encontrar maneras de crear una nueva arquitectura de nube móvil que permite muchas de las futuras aplicaciones móviles suceda de manera eficiente y sin la intrusión de privacidad. El panorama futuro de los dispositivos móviles en los próximos 10 a 15 años es emocionante, y es casi imposible de imaginar hasta dónde podemos mejorar los bloques fundamentales de la forma en que interactuamos con nuestros paisajes físicos y digitales de construcción.