解析群智感知网络的发展及挑战

◆薄文彦

解析群智感知网络的发展及挑战

◆薄文彦

（山西大同大学 山西 037009）

群智感知网络作为一种新型的物联网感知模式，借助相应的普式感知设备收集的特定范围中个体、情景以及环境的感知数据，有效完成复杂的社会感知任务，在此基础上提供丰富的应用服务。随着社会的发展和进步，群智感知网络得到了快速的发展，同时也面临着较大的挑战。本文根据群智感知网络的发展，分析其应用的典型领域，深入分析面临的问题的挑战，希望能够给相关人员带来帮助。

群智感知网络；发展；挑战

0 引言

随着物联网的深入发展，物理环境的透彻感知需求更加强烈，随着无线通信和传感器技术的发展，智能手机、平板电脑以及车载感知设备等终端设备中具有更多的传感器，具有非常强大的计算、感知、储存以及通信能力。随着无线移动设备的的普及，传感器提供感知服务发展的大环境下，物联网通过移动设备提供的感知服务更加透彻、全面，其规模更大，内容更加复杂，群智感知网络进入到一个新的发展时期。

1 群智感知网络的基本特征分析

（1）低成本特点。在城市发展的过程中，移动设备和车辆比较多，并且不需要专门的部署。人的移动性特点能够进一步促进感知覆盖和数据移动设备持有人员随机到达不同的点，可以随时随地的感知。移动节点的相互接触，采取机会传输模式在相应的网络环境中开展数据的传输和感知。

（2）维护简便。网络中的节点具有非常好的能量供给、计算、存储以及通信能力。节点通常通过持有者进行相应的管理和维护，并且处于非常好的工作状态。用户根据需求随时对自己的手机等移动设备进行充电。

（3）系统的扩展性。在实际的发展过程中，只需要招募更多的用户能够满足系统规模的扩展。群智感知网络是物联网新型的感知方式，通过普适的移动感知设备完成更大规模和更加复杂的感知任务。

2 群智感知网络的应用分析

（1）环境监测。和传统的传感器网络相对比，群智感知网路借助普适的移动设备，能够以最小的成本对整个城市的环境质量进行监测。借助手持类型的空气质量传感器能够有效测量空气的污染情况，通过蓝牙和手机实现连接，最终完成感知数据的上传。在手机等设备中，借助其麦克风功能进行环境噪声的测量，并且收集大量用户的感知数据，促使城市环境噪声地图的完善。借助用户的拍照以及文本描述，对不同地区的水质和垃圾进行记录，深入了解水污染的情况。

（2）智能交通。借助移动感知设备能够对城市路况的信息进行收集和处理，之后反馈给用户，为用户提供更加智能化的出行线路，方便用户的出行。利用传感器可以收集用户的移动轨迹，对交通情况进行预测，了解交通延迟的情况等，为用户提供更加合适的出行线路。利用移动设备的摄像头感知当前交通灯的颜色，根据车辆之间的信息共享，对交通灯的变化进行预测，帮助驾驶人员调整行驶速度，有效的减少停车次数，减少能源的使用，有效改善城市的交通情况。对用户GPS信息进行采集，结合用户的能源使用情况，为用户提供低能耗的绿色出行线路。

（3）城市管理。借助移动终端设备能够对城市的基础设施开展监测工作，帮助相关人员更好的开展管理和规划工作，给相关单位人员的决策提供有效的辅助。根据手机网络的信号质量，收集用户的感知数据，构建出网络覆盖地图。通过加速器和GPS装置了解城市道路的颠簸情况，根据车辆上的超声波传感器，结合智能手机了解城市的停车位情况。

（4）公共安全。借助移动感知设备能够及时了解突发事件，开展预测工作，有效避免事故的发生，借助用户捕获的相关视频、图片等各种信息内容帮助刑侦人员开展案件调查。利用手机中的蓝牙扫描功能，了解城市公共场所的人群密度。借助相应的感知平台能够获取相应的视频和图片信息，寻找丢失的孩子、犯罪嫌疑人员等。

（5）社交服务。借助相应的移动社交网络，用户可以分享相互之间的感知信息，通过感知信息的对比和分析，深入了解自身的行为习惯，获取所需的信息内容，不断改进自己的行为模式。在社交网络中可以分享道路的情况，寻找更好的行驶线路，也可以通过相应的平台，分享喜欢的事物，对比相互之间的饮食习惯，帮助控制用户控制饮食，提供相应的饮食建议。

3 群智感知网络面临的问题和挑战

（1）群智感知网络共性平台的构建。目前，在社会的各个行业，各种类型的群智感知网络被设计和开发，通常具有相似和重叠的功能，根据相同或者相互关联的感知数据，带来数据收集、资源分配、安全隐私等一系列的问题和挑战。此种相互独立的设计和开发模式效率非常低，导致不少的资源浪费。因此，群智感知网络的共性平台构建是现阶段需要解决的重要问题。

（2）群智感知数据的前端处理工作。在传感器信息采集的过程中，GPS、加速计、麦克风以及摄像头等设备数据通常存在比较大的噪声，数据不够完整并且冗余，很难直接使用。因此，需要对前端处理进行有效的设计，增强数据的质量，消除数据中的噪声、对异常数据采取过滤措施，恢复丢失的数据，增强图象的画面质量等。同时需要做好情境推断，对用户的交通模式、运动方式以及周围环境进行推断。

（3）群智感知数据的传输效率问题。不少的群智感知应用，需要采取连续的数据采集方式，将数据传输到相应的数据中心，移动蜂窝网络和互联网的连接进行感知数据的传输，造成用户设备数量和数据流量的增加，给移动蜂窝网络带来很大的压力。以此，需要设计出更加有效的数据传输方式，如根据短距离无线通信的方式，利用用户之间的接触或者热点共享，实现数据的传输。

（4）群智感知中数据价值发掘问题。群智感知数据的来源通常是不同的用户和传感器，具有模态样式多、关联性强的特点，需要对这些数据信息进行智能化的分析和发掘，从中找出具有价值的信息，充分发挥其价值，实现数据到信息最终到知识的质变。在数据信息价值的发掘中，设计大数据的存储和处理、数据质量管理以及多模态数据发掘等多方面的技术，是其面临的重要的挑战。

（5）群智感知网络资源优化的问题。在群智感知网络不断应用的过程中，需要对节点的能量、带宽以及计算方面的资源限制等问题进行克服，能够有效实现其实用性。随着时间的不断变化，用户的数量和传感器的可用性发生着变化，很难通过对能量和带宽的需求开展建模和预测工作，感知任务难以有效的完成。在有效的用户子集选择时，需要思考选择的方式，面对大量的、不同感知能力的用户，需要采取更有针对性的选择方式，在资源限制的情况下，对感知和通信资源进行合理的调度。资源的优化是群智感知网络发展的重要挑战，应当受到足够的重视。

（6）群智感知网络激励机制的构建问题。群智感知网络的应用，需要借助大量用户的参与，用户在参与群智感知的过程中，需要消耗设备的电量、计算、存储以及通信等各种各样类型的资源，同时用户可能面临着隐私泄露的威胁，因此，在实际的应用中，需要注重激励机制的构建，对用户参与感知时的付出，给予相应的补偿。通过激励机制的构架，才能够吸引更多的用户，采集到更多的有质量的数据信息。

（7）群智感知网络中的安全以及隐私保护问题。群智感知网络面临着用户信息和隐私泄露的情况，因此，需要采取相应的保护措施，保护用户的各项隐私信息，尽可能的完成数据的采集任务。例如，通过用户的相关传感器进行数据信息的感知，获取用户的精确位置信息，在长期的监测和分析中，能够获取到用户的家庭和工作住址，日常活动的范围以及常用的交通线路等。

4 结语

总之，群智感知网络技术是物联网的新型感知方式，实现更多创新技术的应用，同时面临着更多的问题和挑战。在实际的应用中，如果吸引更多的用户参与到群智感知网络，借助更多类型的传感器获取更多的感知数据，对其进行深入的发掘和利用，可以为人们的生活和工作提供更好的保障。

[1]赵东, 马华东.群智感知网络的发展及挑战[J].信息通信技术, 2014.

[2]王钲淇.移动群智感知网络发展面临安全挑战[J].科技导报, 2015.

大同市科技计划基金项目（项目名称：大同市科技成果转化信息服务平台建设；项目编号：2018187）。