关键词： Mobile computer terminal   Decision tree analysis   Cognitive modeling   Interface design   Driver distraction  

摘要： Crash reports from various states in the U.S. have shown high numbers of emergency vehicle crashes, especially in law enforcement situations. This study identified the perceived importance and frequency of police mobile computing terminal (MCT) tasks, quantified the demands of different tasks using a cognitive performance modeling methodology, identified usability violations of current MCT interface designs, and formulated design recommendations for an, enhanced interface. Results revealed that "access call notes", "plate number check" and "find location on map" are the most important and frequently performed tasks for officers. "Reading plate information" was also found to be the most visually and cognitively demanding task-method. Usability principles of "using simple and natural dialog" and "minimizing user memory load" were violated by the current MCT interface design. The enhanced design showed potential for reducing cognitive demands and task completion time. Findings should be further validated using a driving simulation study. (C) 2017 Elsevier Ltd. All rights reserved.

关键词： 计算卸载   云-端融合   Android   OpenStack  

摘要： 智能移动终端和云计算在近年来发展迅速,一方面人们在手机上能完成越来越多的操作,另一方面“云”在人们的生活中发挥日益重要的作用。两者的发展和影响有很大的交集并且会越来越紧密。智能手机的出现带动了软硬件的快速发展,设备更小,性能更好,功能更多;但就像摩尔定律的失效一样,移动终端受到设备自身条件的约束,人们一直面对着设备上各种资源不足的问题,比如一些安卓设备在运行应用过多时,因内存不足而出现卡顿,或者电池老化后,设备续航能力下降,等等。随着技术和网络的发展,人们对计算能力、资源集中化、资源利用率的要求越来越高,云计算应运而生。云-端融合计算模式和相应技术平台为移动终端设备资源不足带来的操作体验问题提供了一个全新的解决方案,即通过迁移部分计算任务到拥有更丰富计算资源(如CPU、内存等)的服务器上,实现对云端计算、存储和网络资源的利用,以减轻移动设备的计算压力,提高应用性能并降低移动设备能耗,我们称之为计算卸载。实现计算卸载的关键在于如何进行本地计算任务的迁移和云端的代理计算实现。现有的学术研究从系统各个层次进行,但由于各自软硬件因素的限制,均难以实现技术的落地。本文针对Android应用对移动计算卸载技术进行了研究,设计并实现基于OpenStack云平台的面向应用开发者的计算卸载技术。终端应用接入计算卸载SDK,用于计算成本估算、决策和计算卸载,云端构建基于Android x86的OpenStack虚拟机,承载计算代理的运行和目标代码的存储,在此基础上使用GBRT算法实现计算卸载请求的负载均衡优化,并通过实验验证该计算卸载技术在减少应用运行时的响应时间和能耗上的有效性。

关键词： 病毒鉴定   二代测序   病毒数据库   病毒分析流程  

摘要： 病原微生物导致的各种疾病和大规模疫情是人类健康的重要威胁。病原微生物的准确鉴定是临床治疗和疾控防控工作的前提。近几十年来,培养法、微生物特异聚合酶链反应(Polymerase Chain Reactionm,PCR)法、酶联免疫吸附测定(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)法、DNA微阵列(DNA microarray)法等鉴定方法发挥了巨大的作用。但是,传统方法存在一个局限,即需要对病原微生物有一定程度上的预先判断,以选择合适的试剂盒或实验材料。近些年来,新突发疫情、临床微生物感染或传染病疑难病例,常存在对病原微生物的先验知识不足或预判不准确的情况,对病原鉴定的方法学提出了更高的挑战。二代测序技术,又称为高通量测序技术,为该问题提供了一个可行的解决方案。在没有病原种属先验知识的情况下,可直接对来自标本的核酸进行高通量测序,再通过生物信息学方法,同庞大的微生物核酸数据库进行比对,即可获得标本中的微生物的信息,随后再进行传统方法的验证或确证,实现对疑难样本的鉴定。该策略的其中一个关键步骤是对庞大的测序数据进行分析,目前,已有一些软件可对非培养标本的二代测序数据进行微生物相关分析,如VirusSeq、VERSE等。但这些软件通常需要比较大的计算资源和存储资源,有的需要部署在云端,在疫情现场或临床一线推广存在难度。另一方面,现有的软件多关注于细菌类微生物,而病毒在新突发传染病中占了很大的比例。所以,基于高通量测序的病原微生物分析方法还有继续改进和提升的空间,以更适应临床或疾控应用的需求。本论文开发了一个轻量级的生物信息学的病毒快速鉴定工具。该工具可安装于家用级的个人计算机,也在移动式计算工作站和计算集群中部署,具有用户友好的图像化中文界面,可实现分钟级别的高通量测序数据快速分析,获取其中病毒物种水平的信息。本论文首先介绍了该快速病毒鉴定工具的开发细节,包含病毒核酸数据库的建立和精简处理方法、病毒分析流程的确定、软件开发技术框架的实现这三个部分。由于核酸全库中的病毒序列存在比较大的冗余性,为了提升分析速度,降低对计算硬件的需求,我们对病毒核酸数据库进行了精简处理。利用序列同源性比对、聚类软件,以及自编脚本,以95%同源性为阈值,挑出代表性病毒核酸序列,并剔除了同人类基因组的同源序列,将数据库从1,914,294条序列(3,447,426,279碱基)精简为112,694条序列(721,193,979碱基)。基于精简的病毒核酸数据库,进行高通量测序数据(短读段)的快速比对、拼接、拼接序列的比对,并对产生的结果进行分析和整合,以便进行展示。本工具基于网页形式,包括数据提交、分析方案选择、和结果展示三个部分。其中结果展示部分,包括了短片段比对到的病毒核酸数据库的情况,在参考序列上的覆盖情况,基因组拼接结果,以及拼接获得序列和病毒核酸数据库的BLAST结果。开发主要基于Django框架的模型-视图-控制器设计模式,采用鼠标进行操作,并具有中文界面。该工具提供了源代码安装和基于虚拟机的安装方式,并对比对和拼接的最优线程数进行了优化。在个体笔记本计算系统上,我们比较了基于精简病毒核酸数据库和原始病毒核酸数据库的分析速度和结果。采用两个腺病毒感染病人的咽拭子样本高通量测序数据作为测试,采用精简数据库的整体分析时间为2.16分钟,相对于采用原始序列数据库的分析时间19.76分钟,用时缩短9倍。其中,在对分析的加速主要体现在短片段比对环节。另一方面,采用精简数据库发现了8,537条腺病毒序列,是总数据集序列的0.55%,是所有比对到病毒序列的77%,而原始数据集发现了8,500条腺病毒序列,且这两个比例分别是0.24%和71.4%。序列拼接可得到腺病毒的近全基因组序列(34,776bp)。该结果说明,该系统具有更高的分析速度,且可实现对该样本数据集种病原病毒的准确鉴定。接下来,我们对更多的高通量测序数据集进行了测试,包括五个腺病毒感染病例数据(891Mbp)和五个2014年西非埃博拉病毒感染病例数据(465Mbp)。采用同时上传多套数据的方式进行一键式分析。在个体笔记本计算系统上,腺病毒数据的分析时间为4.07分钟,在5例中均发现了腺病毒的序列。埃博拉病毒数据集的分析时间为118.75分钟,在这5例样本中识别到了6.39%-63.49%的埃博拉病毒序列,均成功组装成为埃博拉病毒基因组框架图。埃博拉病毒分析时间主要在于拼接,由于数据集中可比对到病毒基因组的序列过多,导致拼接的时间较长。但是由于精简数据库,对人类同源系列进行了有效去除,没有出现由于人源序列去除不全而导致的拼接计算内存溢出情况。总的说来,我们开发了一个轻量级的病毒鉴定生物信息学工具,可利用有限的计算资源,实现非培养样本高通量测序数据的快速、准确的物

关键词： 超声波   智能手机   移动计算   人机交互   多普勒效应   线性调频信号  

摘要： 智能手机在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色,手机上播放与录制声音的功能也更加强大,市面上的手机普遍已能够接收与分析超声波频段的声音信号。手机上的音频设备已经不仅仅被用来进行音乐播放等传统应用,也已开始收发超声波来实现环境感知、设备定位等服务。超声波具有优秀的物理特性,相关应用易于开发,因此超声波相关的手机应用成为近来移动计算领域的一个热点。本文的主要研究内容是利用智能手机收发超声波在测距、数据传输上的应用来构建一套感知系统,并设计了一套可行的解决方案AIS(Acoustic Interactive System)。AIS系统实现了在实验室环境下的三种用户行为感知与声音锚点的识别。经过实验测试,AIS系统能够实现3.33%的误报率与5%的漏报率。本文首先介绍了国内外超声波智能手机应用的研究现状,然后介绍了建立AIS系统需要了解的超声波方面相关知识。根据提出具体应用场景需求,介绍了AIS系统的设计思路与组成模块的详细说明。之后就介绍了 AIS系统的具体实现,并就两个具体问题对系统做出了改进。最后,本文以对AIS的实验分析验证本系统的有效性。本文的主要创新与贡献为:(1)设计并实现了一个基于超声波多普勒效应的智能手机感知系统AIS。AIS系统利用超声波的多普勒频移效应,对手机持有者的速度进行测量并通过积分计算其相对声源的距离变化,结合超声波的数据传输唯一确定声源对象来提供对用户行为的感知服务。实验证明,AIS系统能够有效的针对不同用户行为场景进行识别,同时AIS系统具有很高的可扩展性,其超声波发射与接收设备均采用商用现货,布设成本十分低廉。(2)将分布式调频连续波技术与超声波数据传输技术结合,构建出场景识别与数据传输模块。分布式调频连续波技术通过发射连续的扫频信号来测算声源与设备间的相对移动距离,AIS采用这一方法构建了场景识别模块,同时对扫频信号进行编码,构建数据传输模块。(3)提出了一种基于叠加的扫频信号进行有效频段判别的新方法。为了提高布设的超声波扬声器的密度,AIS系统将相邻的扬声器分入不同频段。在频段选择上,检测声场强度的方案受到设备、环境因素的限制效果不尽如人意。为此,AIS提出通过对叠加扫频信号的检测来判定频段的有效性的方法,该方法具有更好的鲁棒性。

关键词： Computer Science \u0026 IT   Mobile Computing   Systems and Software Engineering  

ISBN: (数字)9781522556947 ISBN: (纸本)9781522556930

摘要： The proliferation of wireless communications has led to mobile computing, a new era in data communication and processing allowing people to access information anywhere and anytime using lightweight computer devices. Aligned with this phenomenon, a vast number of mobile solutions, systems, and applications have been continuously developed. However, despite the opportunities, there exist constraints, challenges, and complexities in realizing the full potential of mobile computing, requiring research and experimentation. Algorithms, Methods, and Applications in Mobile Computing and Communications is a critical scholarly publication that examines the various aspects of mobile computing and communications from engineering, business, and organizational perspectives. The book details current research involving mobility challenges that hinder service applicability, mobile money transfer services and anomaly detection, and mobile fog environments. As a resource rich in information about mobile devices, wireless broadcast databases, and machine communications, it is an ideal source for computer scientists, IT specialists, service providers, information technology professionals, academicians, and researchers interested in the field of mobile computing.

关键词： 移动计算   雾计算   区块链   物联网   安全与隐私保护  

摘要： 随着无线通信技术的飞速发展,移动计算结合时下火热的物联网、雾计算、区块链等技术,在智能交通、医疗健康、能源管理等领域延伸出丰富的应用场景。其中,新兴的典型应用场景包括基于移动云计算或雾计算的车联网、基于移动云计算的智慧医疗以及基于区块链技术的物联网等。尽管移动计算在上述新兴场景中有着巨大的应用前景,但由于移动计算网络固有的广阔开放性、移动终端资源的有限性以及网络拓扑结构动态变化性,使得新兴的移动计算网络不仅面临着较大的安全威胁与隐私泄露风险,还给移动计算网络安全与隐私保护方案的设计增加了不少障碍。然而传统的移动计算安全与隐私保护方案并不适用于这些新兴的场景,安全与隐私问题逐渐成为了新兴移动计算场景所面临的巨大挑战,甚至成为移动计算发展的瓶颈之一。因此,新兴移动计算场景的安全与隐私保护方案的设计一直受到学术界与工业界的广泛关注与重点研究。针对移动计算应用到若干新兴典型场景的过程中,在安全保护或隐私保护方面面临的问题展开了深入研究和探索,主要的研究成果包括以下四个方面:(1)车联网的位置隐私保护:在智能交通领域中,车辆为了提高驾驶安全与行车效率,在行驶过程中需要向周边车辆广播“心跳”信息。这些“心跳”信息包含车辆的身份信息、实时位置等隐私信息,从而导致车辆容易受到位置隐私泄露的风险。现有的研究表明,车辆使用假名匿名广播心跳信息是保护位置隐私的有效方法。但是车辆在行驶过程中需要足够数量的假名满足周期性更换假名的要求,从而保证匿名效果。首先探讨在基于移动云计算的车联网场景中的车辆假名管理相关问题。设计一个三层按需假名分配管理系统,并提出一个基于移动云计算的假名分发机制,保证车辆的安全通信与隐私保护。在此基础上,针对车辆对假名的需求量在不同的区域、不同的交通负载下具有差异化的特性,使用报童模型建模并求解假名最优按需分发问题,从而最大化假名使用效率。相比于传统的假名均分方案,按需分发的方案使得本地云的平均收益提高了 18.3%。(2)针对传统的中心化假名管理方案时延大、开销高的缺点,提出一个基于雾计算的车联网范式对车辆的假名进行管理与分发。在基于雾计算的车联网的场景中,通过利用丰富的网络边缘资源提出了基于雾计算的假名保护隐私架构与机制。在上述架构中,车辆的假名管理转移到处于网络边缘的假名雾节点,从而提高假名管理效率,减少假名管理开销。还提出一个具有上下文情景感知能力的假名更换博弈策略和安全的假名管理协议。提出的方案的假名熵的增加值比现有的假名管理方案提高8%,有效地保证车辆的位置隐私保护水平。(3)智慧医疗的数据安全共享:在医疗健康领域,医疗健康数据的实时监控与电子医疗数据的共享显得十分重要。但由于智慧医疗的无线体域网络容易受到多种安全与隐私攻击,并且医患间电子医疗数据的共享容易泄露病人的隐私信息,而传统的密码学技术无法满足智慧医疗的数据安全与隐私保护需求,从而导致智慧医疗的数据实时监控与共享受阻。针对上述问题,提出一个针对智慧医疗的分层化移动云计算架构缓解传统中心云的存储和管理医疗数据的负担。并研究病人的社交特性,把病人根据社交特性划分为不同的社交群体,提出一个安全的电子医疗数据共享机制和一个实时医疗数据传输机制,从而保证医患间数据安全通信与实现病人数据的隐私保护。(4)工业物联网的能源安全交易:在能源管理领域,点对点的电能交易常见于不同的工业物联网场景(例如微电网、能量获取网络以及电动车接入网等)。但是由于能量交易市场的不透明,不公开的原因,上述工业物联网场景中存在共同的交易安全与隐私保护问题。为了解决这些问题,利用联盟区块链技术提出一个无需可信中介节点的能源安全交易系统。此外,针对传统区块链交易确认时延大,无法支持频繁、快速能源交易的问题,提出基于信用支付的去中心化能源交易机制,支持快速、频繁的能源交易,并利用斯坦博格博弈理论,建模贷款定价与定量问题,求解信贷银行的最优利息定价与定量方案,从而实现安全有效的能源交易。相比于借贷数量平均分配方案与随机分配方法,信贷银行的经济收益分别提高64.8%和226.9%。

关键词： Medicine \u0026 Healthcare   Mobile Computing   Medical Technologies  

ISBN: (数字)9781522550372 ISBN: (纸本)9781522550365

摘要： The use of mobile devices in medical care settings and by wellness professionals has influenced and changed many aspects of clinical practice. Mobile devices have become ubiquitous in these settings, leading to rapid growth in the development of medical apps. Contemporary Applications of Mobile Computing in Healthcare Settings is a critical scholarly resource that explores the benefits of using mobile devices and apps in the medical field and examines the shortcomings in the validation practices regarding these technologies. Featuring coverage on a wide range of topics such as smart healthcare, patient surveillance, and body fitness monitoring, this book is geared toward academicians, nurses, medical professionals, practitioners, and students seeking current research on the quality and safety of the apps currently available for use by medical care professionals.

关键词： Thermophysical and transport properties   elastic scattering   atomic collisions   helium   van der Waals interactions  

摘要： We discuss the advantages of a single-valued function (and related formula) for the absolute definition and computation of scattering phase shifts delta(l)(k) in spherically symmetric van der Waals potentials. Although the expression, as such, is known since the 2000s [K. Chadan, R. Kobayashi, and T. Kobayashi, J. Math. Phys. 42, 4031 (2001)], only little numerical evidence of its effectiveness has been available so far. Our effort, here, is to give this device the recognition it deserves and to make it more widely known as an alternative to standard methods. This is all the more interesting as in the standard approaches the access to absolute delta(l)(k) is not straightforward but needs additional operations to be performed. Weshow how the formula can be derived, as a consequence of variable-phase approaches from the two broadly accepted methods for delta(l)(k), and compare its performance with these methods. He-He and two of its keynote thermophysical properties, namely, the He-4 and He-3 second virial and acoustic virial coefficients are being studied for the purpose. The use of absolute delta(l)(k) is mandatory for those coefficients. Other important points related to the concept of phase function delta(l)(k, r) and its connection with Volterra equation are given in Supplementary material. [GRAPHICS] .

关键词： 图像标注   移动计算   长短期记忆   卷积神经网络   Core ML  

摘要： 图像标注技术(Image Caption)有着非常重要的移动端应用价值,能够为移动应用软件带来新的功能并增加用户的体验。深度学习模型在移动端的应用,要考虑移动设备网络连接的稳定性。此外,图像标注模型这样结构复杂的神经网络模型会占据较多的移动设备存储空间,使用传统的方法精简模型,会引起模型精度的降低。最后,受移动设备运算速度的限制,复杂的神经网络模型难以在移动设备上快速运算。针对这些问题,本文基于移动计算环境,研究图像标注技术实现的方法。主要内容包括:1.针对移动设备网络连接不稳定的问题,本文提出在移动端本地运行图像标注技术的神经网络模型。该方法能够在移动设备无网络连接时,依然实现对图像的标注,并且响应时间快,实时性好。2.针对在移动设备上运行神经网络模型造成精度下降和运行速度慢的问题,本文提出利用深度学习开发框架Keras与Core ML来开发移动端的图像标注模型,该方法能够在保证模型的精度和运算速度的情况下,实现图像标注技术在移动设备上的应用。最后本文在实验中成功实现了图像标注技术在iOS移动端的应用。对比实验的结果表明:通过Core ML对移动计算的优化,模型在移动设备上对图像描述的准确率接近人工标注的结果,运行的速度接近PC端的表现。证明利用本文方法实现移动计算环境下的图像标注技术要优于传统的方法。

关键词： 室内定位   移动计算   地磁   SLAM   室内地图  

摘要： 随着移动互联网时代的来临,大量的基于位置服务(Location Based Services,LBS)都依赖于实时精确的位置信息,尤其在一些特定的室内场景下,位置服务至关重要,例如自动化仓库的维护、养老院老人监护、机场乘客导航等。精确的位置获取可极大的方便人们生活,提高工作效率,具有广阔的应用前景和商业价值。由于室内环境下全球定位系统(Global Position System,GPS)因信号衰减难以使用,室内定位迫切需要寻求一般场景下通用的解决方案。二十一世纪以来,大量的研究工作对室内定位技术的软硬件解决方案进行了广泛的探索。但时至今日,依然没有一个能兼顾精确度、易用性、安装维护难度的成熟方案提出。本文的研究工作以智能手机作为位置特征信息与位置应用平台。众所周知,目前智能手机具有极高的覆盖率,强大的运算能力,并搭载了多种常用传感器,是移动互联网时代最为普及易用的移动终端。这意味着智能手机将有机会遍历绝大多数室内环境,从而获取大量的环境数据用于地图构建或定位导航,非常适用于室内定位系统的实现。本文对国内外室内定位领域的研究现状进行了深入调研,针对现有方案能耗较高、需要额外设备部署等问题,选用了地磁定位方案并引入了二维地磁指纹,研究实现了以地磁为主导的室内定位导航系统。硬件上利用智能手机内置的地磁计,配合惯性测量单元、重力计等低能耗传感器进行数据采集,根据二维指纹的特点设计了点+线结合的位置指纹匹配方法,利用群智思路结合室内拓扑图进行地磁地图的数据采集及构建,系统具有数据采集、云端服务器、定位导航三个模块。之后针对地磁地图及室内环境信息采集困难的问题,提出了基于视觉即时定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping,SLAM)的无人机陌生环境探索及地图构建方案,在ORB-SLAM系统的基础上添加了稠密地图构建及探索规划模块,实现了精确而高效的陌生环境地图构建。具体贡献有以下几点:1)引入了具有丰富特征的二维地磁指纹,相比传统的地磁指纹大大提高了的分辨率和可靠性;2)基于二维地磁指纹,探索了地磁定位中点对点匹配的可能性,并在此基础上实现了以地磁为主导的定位系统,大大降低了能耗且无需任何额外设备支持;3)设计了一套人机交互过程以实现应用中的精确二维点指纹获取,以较低的代价获取了必须的数据;4)设计了基于群智的地磁数据采集、地图生成及数据融合算法,进行了深入的数据处理优化;5)在Android操作系统上实现了初步原型,并对系统性能进行了全面的实验评估;6)设计了利用无人机视觉SLAM进行自动探索及地图重建的方案,提高了指纹地图构建的效率和稳定性;