“普适计算”的思想最早是1991 年Mark Weiser在 《Scientific American》的“The Computer for the 21st Century” 中提出的，强调把计算机嵌入到环境或日常工具中去，让计算机 本身从人们的视线中消失，让人们注意的中心回归到要完成的 任务本身。普适计算是信息空间与物理空间的融合，在这个融合 的空间中人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。普适计算 希望将数不清的廉价嵌入式计算设备广泛分布在我们生活、工作 环境的周围，无声无息地为人们提供服务。其中“随时随地” 是指人们可以在工作、生活的现场就可以获得服务，而不需离开 这个现场而去端坐在一个专门的计算机面前；这也是普适计算的 英文中Ubiquitous 或Pervasive 的含义，即像空气一样无所不在。
MIT 的普适计算研究计划命名为Oxygen 的原因也在此。随着 计算机、通信等技术的快速发展，普适计算已成为计算机、通信及信息科学的研究热点和新的发展方向。目前比较著名的 普适计算研究项目主要有M IT 的Oxygen Project、CMU 的 Aura Project、伊利诺伊州大学GaiaProject、加州大学伯克利 分校的Endeavour Project、华盛顿大学的Portolano Project、伊利诺理工学院的Hawk Tour Project、美国国家标准技术局 （National Institute of Standards and Technology NIST） 的Smart Space Project、欧盟资助的Disappearing Computer Project、IBM 的Dream space Project、Microsoft的 EasyLivingProject、H P 的Cool Town Project等。
另一方面，普适计算得到了国际学术界的广泛关注，目前 国际上已经形成了每年召开的Ubicomp和Percom两个普适计算 国际会议系列。此外以其他形式召开的普适计算会议也已多 达数十个，同时国际上也已经发行了《Personaland Ubiquitous Computing》 和《IEEE Pervasive Computing》两种专门针对普适计算的期刊。那么针对地理问题的研究，能否将普适计算的思想引入地理领域，发展“普适地理计算”呢？本文也着重思索，希望回答有关普适 地理计算存在和发展的诸多问题，也是对普适地理计算可行性的 初步思考。
1.什么是普适地理计算？
（1）对“普适”的理解：普遍存在、普遍适用。
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（2）对“计算”的理解： 计算主义认为，宇宙是可计算、知识可计算、 智慧可计算。虽有反对意见，但目前还是 以此为目标演进的；
（3）普适地理计算 1.基于个体的地理计算模式 一种与时间、空间和运动状态无关的新型地理工作、研究模式
2.有无必要开展“普适地理计算”
地理问题有别于其他学科问题的一个根本特征就是其空间性。 地理问题的空间性主要体现在两个层面，其一是空间分布性， 即地理问题发生于特定的空间环境中，并随着时间发展而演变。 地理现象通常是巨大的，空间覆盖占据着较广袤的范围，并且 在被占据的范围内，不同的位置，也可能存在不同的状态或 属性，这意味着完整的观察地理现象需要在空间上大范围跨越， 纬度地带性和垂直地带性都是这个特性的表现；其二是空间移 动性，很多地理现象或地理过程通常是空间运动的，并随着空 间位移，呈现出不同的运动规律和变化态势，如龙卷风，这就 要求对此类地理现象和地理过程的观察同样需要观察者在空间 上持续的移动。因此，地理问题具有时空分布、空间移动等 特性。从某种程度上讲，地理问题的研究需要一种与其时空 特性相适应的的研究 *** 和工作模式。
3. 普适地理计算的研究基础
我们可以对现行的空间信息技术从另一个角度进行反思，来考察 普适地理计算的可行性。事实上，人们一直尝试使用计算技术对 我们生存的地球及其中的要素实施可计算化，在一定程度上实践 着可计算地球、可计算宇宙的思想。
（1）3S技术：数据获取层次的可计算 RS：将地表覆盖、地理过 程以栅格化的形式记录、表达、计算；GIS：将地球和人地关系转换成符号化的点、线、面、体，基于 拓扑、属性来计算； GPS：计算、定位并追踪现实世界中的人 -地位置属性，
（2）虚拟技术：数据展示和分析的可计算 虚拟现实/虚拟地 理环境/数字地球/数字城市/数字流域：将现实世界转变成虚 拟世界，虚拟世界以数字化的形式来管理、展示、分析、模拟现实世界，进入虚拟空间中的“人-地”都是可计算的；
（3）物联网：个体地物的可计算 为各种类型的地物添加可通讯、可计算的单元，使之具有可连接、可控制、可分析的信息属性，对个体实施可计算的定位、监控分析，任何地物都是这个可计算 的“网”中的节点，将先前的物流黑箱变为透明。
（4）移动 *** ：个人的可计算 *** （包括Internet和Mobile Network），尤其是移动 *** ，使 用者在使用移动设备的时候，无形中为自己增加了随时随地可计 算的属性和功能，形成了可计算的人，移动 *** 这个物理载体和 平台，同时承载着社会层次的社会关系 *** ，也是唯一一个可与 人的社会关系 *** 对等的 *** ；社会关系 *** 是实时存在的，Intern et无法实时存在。因此，个人的社会关系 *** 是移动 *** 的子集，以数字形式表达的移动 *** 同时也使得社会关系 *** 可计算。在这个 *** 中，个人是整个可计算 *** （物理 *** 、社会 *** ） 的一个节点和计算单元。
最后，人的行为也被计算或被可计算了，千百年来，人的记录 方式是笔和纸，方式是书写，而今被键盘、鼠标代替，方式是敲击键盘；存储方式也从纸、羊皮变成了磁盘、U盘等。因此，普适地理计算 是在某种程度上存在的，只是现行的研究是从某一个侧面、某一个 视角展开，而这些研究彼此互通的，是可以作为一个整体存在的。
4. 普适地理计算的基础和研究核心
我们认为，普适地理计算的基础是可计算人地关系。 将计算融入 到“人”和“地”的空间中，强调计算的无处不在，地理问题研 究的核心——人地关系，将两大对立成员（人和 地）都赋予可计算的属性，在计算层次的表现即为普适地理计算，同时保留人地平等、和谐的关系。 可计算人地关系至少包括两个 方面的含义，其一为现实可计算人地关系，其 二，虚拟的可计算人地关系，其三现实和虚拟混合下的可计算人 地关系。我们可以以图示的方式来展示这些关系。同时，在现实和虚拟空间中，使用“计算”建立沟通，将二者整 合起来研究，这也是普适地理计算的另一层含义。
5. *** 是普适地理计算的基本属性
*** 是实现普适地理计算的基础和基本属性，在普适地理计算 框架下，每一个计算单元都是这个 *** 中的组成部分，而且计 算单元不再是孤立的、单独的，而是在一定的语义和上 下文环境下存在的，是可接收其他单元的信息，同时也可共享 本单元信息的。在这个巨型 *** 中， *** 则是普遍存在的，这种 *** 可能是实实在在的物理 *** ，如通讯 *** 、传 感器 *** 、物联 *** ；也可能是隐含在物理 *** 中，因节点和 节点之间信息连接和传输引发的关系 *** ，如人的社会关系 *** ，以及基于社会关系 *** 之上的知识 *** 、智慧 *** 等。因节点与节点之间的关系是变化的，因此， *** 具有自演化的 特性；因每一个节点都是可计算的， *** 也应该是可计算的，或者说某种程度上表现出可计算、可推演的特性；
6. 普适地理计算中“人”的作用和地位（可计算的人）
人的参与包括现实中的人的参与，也包括在虚拟空间中的人的 参与。 人的参与可以分为两个方面，其一，作为被研究者参与，也就是说，人是地理过程中的组成部分，可计算的 人是影响地理过程的一个组成部分，与参与的地（可能是现实的 地也可能是虚拟的地）一起实现计算过程；其二，作为研究者 参与，不参与地理过程，但从局外人的角度研究地理 过程； Good Child提出VGI的出发点也就是希望将每个市民（个体） 都变成传感器，去收集空间位置相关的信息，并将其在强调个人 参与的Web 2.0 *** 上 对其他个体共享。我们可以这样理解：VGI是一种针对地理信息 收集的公众参与，这当然吸收了一部分公众参与、自发式参与的 思想，但也提出了将每一个参与者变成传感器、信息收集器的观点，隐含有将人类个体转变为可计算单元的意思。相比于传统的使用RS等大尺度自上而下的获取数据的方式，是一种 自下而上的观点。 我们在先前的研究中 ，也针对移动技术与地理问题研究学习的一致性，讨论了使用移动 设备为学习者赋予计算单元的属性，构建与时间、空间和运动状态 无关的新型体验式地理学习/教学模式，这也 具有一定的普适地理计算的思想。
7. 普适地理计算的过程
（1）科学的普适地理计算过程 科学的普适地理计算往往表现为 各种类型的实验：基于普适思想的现实地理实验；基于普适思想的虚拟地理实验，如虚拟地理环境中的虚拟地理实验；基于普适思想的混合地理实验。 当然虚拟的实验可以参与到现 实的实验中来，当现实的部分实验不具备被 实验的基础时，可使用虚拟地理实验来代替；而现实地理实验也 可作为虚拟地理实验的一个起始或初始参数，在虚拟地理实验中 计算，得出规律，上升到知识；
（2）普适地理计算是辩证的、发展的、循环的、有层次的 计算 是有尺度的，由现实世界的物质、能量向计算空间的信息转换的 过程，就是一个采样的过程，换句话说，定量化 是将现实世界区分为确定性和不确定性两种类型，确定性和不确 定性是在一定相对意义的尺度层次下的。人们从对现实地理环境 定性描述中抽取经验性参数和判断，形成定量的模 型或公式，在虚拟地理实验中经过定量的模拟，对结果重新认知、升华形成新的定性知识，基于该知识再加入新的假设和判断，反馈于现实，再由实验模拟，形成认知循环。
正如钱学森指出的，“当你定量解决了很多很多问题……以后，你有一个概括的提高的认识了，这又是从定量上升到定性了。自然，这个定性应该是更高层次的定性认识了，因此定性和定量 的关系，是认识过程的一个描述，循环往复，永远如此。 很多 地理工作者的努力，事实上也是希望把复杂的地理过程，“经过归纳（数理统计）、演绎（数理方程）、类 比（相似准则）建立非线性、复杂性、相似性、区域性、时序 性的地理方程，把地理学及地理科学变成可计算、可预报、可回溯的科学”。
算法主义（Algorit hmi *** ）强纲领认为从物理世界、生命过程直到人类心智都是算 法可计算的（Computable），甚至整个宇宙也是可计算的或 由算法（Algorithm）支配的 。虽然，这种强纲领为很多人所不赞同，但我们可以反过来考虑，就像一个整体，我们可以根据我们的认识，将其分为确定的 （可计算的）和不确定的（暂时无法计算的）两部分 ，然后根据我们确定的去计算、推演，逐渐的认识不确定部分，将不确定部分转换为确定部分，当然确定的部分也可能转换为 不确定的部分，也就是说，普适地理计算通所有“计 算”一样，是在一定阶段有局限的，但总体是趋向于认识的、确定的、深入的，扩大确定性，减少不确定性，并逐渐逼近 客观真实，这也就是普适地理计算的发展模式，是辩证的 、发展的，与人们认识客观世界的规律也是一致的。 在认识 深化的前提下，不确定性也可转换为确定性，加入定量化计 算的框架，计算也由此深化，其尺度也跟着变化。在此基 础上，普适地理计算的过程是一个循环的过程，通过无限逼近、缩小不确定性，从而使得计算的尺度或层次逐渐深化。
8.知识、规律总结的过程：协同研讨
计算的最终目的是为了获取知识，更深入的认识世界、了解 世界。但地理问题是复杂的，地理系统是一个复杂巨系统，钱学森曾经指出，地理科学问题的解决需要不同领域专家的 共同参与。但这些领域的专家或在不同的国家，或在不同的 地区，因此他也指出，“事实上，这些专家聚集在一起是很 困难的”。MacEachren也指出，地理学的问题，无论是学术研究、工程实践、还是地理教育，在本质上都是 一个群体协同工作的过程。因此，普适地理计算由“计算”上 升到“知识”的过程，为了使这一过程更客观，更全面，需要一个决策群体行为，需要群体的协同研讨。基于普适地理计算的思想，我们认为这种协同研讨也应该是 普适的，即在任何情况下，在现实空间中、在虚拟空间中、在静止状态下、在运动状态下都可以开展的。
9. 关键技术
- 云计算体系：普适地理计算中的巨量数据、信息、知识的管理与处理；
- 高性能通讯 *** ：普适地理计算中海量数据、信息的传输与中转；
- 基于中间件和WebService的异构数据、异构信息融合及冲突控制；
- 用户友好的HCI模式：普适地理计算终究是为“人类”服务的，是为了人类更全面、更好的认识客观世界服务的，需要一个自然的HCI接口、界面及相关的理论支撑；
- 上下文感知和智能空间：实现无处不在的计算和交流
- 信息捕获和感知技术：将客观的世界采样为可计算世界的基础；
来源：开源地理空间基金会中文分会
来源链接：https://www.osgeo.cn/post/315gg
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