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第一篇 计算之谜（Riddles for the Computing）1

第一章 “无处不在”的计算3

1.1 计算的本体4

1.1.1 计算以数为本4

1.1.2 “万物的本源是数”6

1.1.3 符号的演变与计算7

1.1.4 宇宙是一台“普适自动机”8

1.2 计算促进了科学的发展9

1.2.1 计算的技艺9

1.2.2 计算的机器10

1.2.3 计算（机）的演变11

1.3 普适计算的体系结构15

1.3.3 传输层：无所不在的感知16

1.3.1 物理层：设备间通信16

1.3.2 网络层：设备服务抽象16

1.3.4 表达层：基于上下文的交互17

1.3.5 应用层：访问可升级和具有扩展性18

1.4 幻想与挑战18

1.4.1 今天的计算机网络18

1.4.2 10年后的计算机（网络）19

1.4.3 永远的“计算”20

1.4.4 不仅是幻想22

第二章 计算的迁移25

2.1 老问题新方法25

2.2 计算的历史27

2.3 嵌入式计算29

2.4.1 计算：源于生活，失于生活33

2.4 计算的变革33

2.4.2 计算模式的不足35

2.5 “森林漫步”问题36

2.6 “路线图”39

2.6.1 普适计算的关键问题39

2.6.2 相关计算问题41

2.7 普适性研究46

2.7.1 学术研究46

2.7.2 政府资助46

2.7.3 企业研究47

2.8 计算以人为本47

2.8.1 以人为中心的普适计算47

2.8.2 Aura——无需分心的普适计算48

2.8.3 自然交互的可视化空间49

2.8.4 居家和工作的智能空间50

2.8.5 MIT的Galaxy系统50

2.8.6 IBM的Transcoding服务体系51

2.8.7 未来的目标52

第三章 计算的“金字塔”53

3.1 计算的局限性53

3.2 计算机科学的新定义55

3.3 普适通信57

3.4 普适控制60

3.4.1 嵌入式Internet60

3.4.2 嵌入式控制62

3.4.3 微电子机械系统63

3.4.4 E-Home64

3.4.6 健康监控66

3.4.5 实验跟踪66

3.5.1 系统软件的需求67

3.5 软件变革67

3.5.2 系统软件的关键问题68

3.5.3 普适计算：硬件和软件的交汇点69

第四章 资源有限性原则72

4.1 网络：时空的表现形式72

4.1.1 网络的时空性72

4.1.2 网络“三级跳”73

4.2 嵌入式概念75

4.2.1 嵌入式Web服务器75

4.2.2 Java、Applet和jini76

4.2.3 无线网络连接77

4.3.1 设备计算问题78

4.3 设备技术78

4.3.2 计算资源问题79

4.4 时间敏感性问题：实时调度理论81

4.4.1 启发式调度81

4.4.2 可预见调度81

4.4.3 可预见性调度建模83

4.5 透过网络访问行为（Getting Physical）84

4.6 拓展我们的操作空间（Getting Out）86

4.7 突破人体的感知界限（Getting Real）87

4.7.1 感知在皮肤之外87

4.7.2 软件控制88

4.7.3 网络控制90

4.7.4 网络时钟91

第二篇 传感器网络（Sensor Networks）95

5.1 神经反射理论97

第五章 传感／施动的游戏97

5.2 传感／施动的普适性100

5.2.1 无条件反射原理100

5.2.2 机器人应用范例102

5.3 传感器网络的拓扑结构103

5.4 传感源于施动106

5.5 施动源于传感108

5.6 传感器网络的“信融”问题109

5.7 游戏的普适原理111

5.7.1 信息进化论111

5.7.2 相对协调性112

6.1 从“有线”到“无线”114

第六章 传感器网络114

6.2 无线传感器116

6.2.1 “微尘”116

6.2.2 有意义的尝试118

6.3 IP粘合移动和固定120

6.3.1 移动网络需要IP120

6.3.2 IP：固定和移动网络的共同语言122

6.4 传感设备原理123

6.4.1 传播定律123

6.4.2 探测及估计理论125

6.4.3 通信的限制127

6.4.4 “节能”技术128

6.5.1 传感信号处理129

6.5 传感器网络129

6.5.2 传感器网络的结构130

6.5.3 传感器网络的节点132

6.6 广义传感器133

6.6.1 最具挑战性的问题133

6.6.2 生命对传感的需要134

第七章 计算的空间挑战137

7.1 信息空间和物理空间的融合138

7.1.1 “空间”问题138

7.1.2 融合是一个时间概念139

7.2 多传感器定位问题140

7.2.1 人类需要“定位”140

7.2.2 定位技术的体系结构141

7.3.1 定位感知技术144

7.3 普适计算的定位系统144

7.3.2 定位模型145

7.3.3 普适设备的定位原理148

7.4 定位参考点的布置149

7.5 定位信息的访问控制154

7.5.1 定位的需求154

7.5.2 人的定位系统155

7.5.3 定位策略156

7.5.4 策略冲突157

7.5.5 隐私问题157

7.5.6 应用案例158

7.6 人类的普适情结158

第三篇 普适定律（Universality Law）161

第八章 普适定律163

8.1 一个历史难题164

8.2 负熵意味着创造166

8.2.1 热力学定律166

8.2.2 拓扑可复制性167

8.2.3 如何理解负熵168

8.2.4 麦克斯韦的小妖：人类168

8.3 信息融合：“熵机”170

8.3.1 信息融合与物质运动170

8.3.2 时间和空间的融合171

8.3.3 从高熵到低熵的过程172

8.4 普适：一个信息概念174

8.4.1 普适的客观存在性174

8.4.2 熵的定律175

8.4.3 熵的经济学原理176

8.5 ∑熵＝能量熵＋信息熵177

8.6 熵守恒定律178

第九章 人脑的动力学原理180

9.1 人类最后的资源180

9.2 人脑与电脑182

9.3 脑力劳动184

9.4 普适计算和脑力劳动186

9.5 脑动力的普适影响187

9.5.1 对脑力劳动者的影响188

9.5.2 对工作与生活界线的影响188

9.5.3 对决策的影响188

9.5.4 对组织者行为的影响189

9.6.2 普适计算和组织结构的设计190

9.6 最大的收益和最小的风险190

9.6.1 普适计算与脑力劳动190

9.6.3 设计和实现普适计算的挑战191

第十章 普适主义问题193

10.1 “标准”就是动力193

10.1.1 人类历史上的第一次“标准化”193

10.1.2 工业的普适主义194

10.1.3 农业的普适主义195

10.1.4 贸易的普适主义（WTO）196

10.1.5 星级普适法197

10.1.6 教育普适主义198

10.1.7 系统论与普适主义198

10.2 商业——客户的普适关系199

10.3 普适计算的商业应用201

10.3.1 定位感知系统202

10.3.2 智能灰尘203

10.3.3 普遍信息访问203

10.3.4 无纸票据跟踪203

10.3.5 智能药橱204

10.3.6 移动侍从204

10.4 普适计算时代的商业服务205

10.4.1 顾客的位置就是销售地点205

10.4.2 产品和服务“网站”206

10.4.3 “眼睛和耳朵”206

10.4.4 提供最好的服务207

10.4.7 个性化服务208

10.4.6 顾客不必是人类208

10.4.5 顾客是上帝208

10.5 故事远未结束210

第十一章 普适计算的诱惑211

11.1 普适计算、普适性和普适主义212

11.1.1 普适计算212

11.1.2 普适性212

11.1.3 普适主义213

11.1.4 普适计算中的普适性213

11.1.5 从普适性来看普适主义214

11.1.6 三者之间的关系214

11.2 可穿戴计算215

11.2.1 设计穿戴性的原则216

11.2.2 可穿戴计算的挑战218

11.3 智能空间219

11.4 用户界面模型220

11.4.1 输入／输出形式221

11.4.2 快速界面进化方法学223

11.4.3 能力和应用的匹配224

11.4.4 感知上下文服务应用224

11.6 普适计算中的社会问题226

11.6.1 个人行为226

11.6.2 团队行为228

11.6.3 组织行为229

11.7 普适计算的未来不是梦！230

后记232

延伸阅读及其参考文献234