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改变生活的移动计算——感受 MobiSys 2015

作者:微软亚洲研究院研究员张健松

今年的MobiSys会议地点被安排在了欧洲文艺复兴的发源地之一——意大利小城佛罗伦萨。由于佛罗伦萨在同一时间内还承办了另外两个计算机领域的大会WWW和ICSE,因此,一周内在这个充满艺术气息的城市里到处都可以看到挂着会议胸牌的与会者们。

MobiSys 2015和WWW 2015一起在佛罗伦撒城中心的古堡召开

这样略显热闹的氛围和以往的MobiSys很不相同。与历史更为悠久的Mobicom一样,MobiSys也是Sigmobile(ACM’s special interest group on mobility)旗下的年度大会,特点同样是“小而精”——仅有近三十篇的会议论文和二百多位的参会者。近年来,随着智能手机、平板电脑以及可穿戴设备的普及,业界对移动系统的讨论越发热烈,MobiSys的受关注程度也不断提高,甚至大有赶超 “老大哥”Mobicom的趋势。据大会统计,今年的MobiSys收到了创纪录的233篇投稿,但仅接收了其中的29篇,录用率只有12.4%。而微软研究院的研究员们贡献了这29篇收录论文中的6篇,大约1/5的比例也很符合微软研究院在顶级计算机系统会议上给人的印象。而6篇被收录的论文中有2篇来自我们微软亚洲研究院。

聚焦移动系统

MobiSys的关注点主要集中在”移动系统设计中的核心问题”和”移动系统所能带来的新奇有趣的新应用”两个领域。在此次提名的4篇“最佳论文”奖的候选论文中,上述两种类型各占了两篇。而这两个方面的研究都和我们平时的生活息息相关。比如,最终获得“最佳论文奖”的两篇文章均属于上述第一个领域的研究,探讨的都是如何协同移动设备端和云端的计算以最优化系统的性能。其中一篇是来自微软研究院的论文,探讨了如何消除网络游戏中网络延迟带来的影响。它的核心想法是在移动端提前估计网络服务器最有可能返回的结果,使得游戏玩家能获得和没有网络延迟时类似的游戏体验,也就是让网络游戏能达到和单机游戏一样的流畅体验。另一篇来自密歇根大学的论文则提出了一种利用云端加速移动端应用的新思路,核心想法是让完整的程序同时在移动端和云端运行,然后由系统来判断采用哪个结果。例如,根据程序的主要需求,可以直接采用比较快完成一端的结果,也可以让两端的结果互相验证。这种方法的好处是可以大大降低程序的设计难度,因为不再需要预先考虑如何分配云端和移动端的计算量,也不需要考虑不同的网络性能带来的影响。

另外两篇获得最佳论文奖提名的论文则分别提出了有趣的新应用,一篇来自与微软总部咫尺之遥的华盛顿大学,他们提出了一种利用手机就能检测睡眠质量的方法——利用手机扩音器发出一种特殊的超声波信号,以麦克风接收到的返回信号检测人的细微动作,例如人睡眠时的呼吸动作等。这个方法把我们人人都有的手机变成了一台灵敏的超声波雷达,放在离人体一定距离的地方,就能监测人的睡眠质量。听起来是不是很神奇?

基于光源的室内定位技术

另一篇提名论文则是本文作者和香港科技大学合作的利用光源做室内定位的应用。室内定位和导航作为未来重要的基础服务,近年来被广泛讨论和研究。利用光源做定位可以提供很高的精度,因此被认为是很有前途的方法。和以往利用LED灯泡的高频率光强变化来传播位置信息不同,我们的核心思想是通过调制光的偏振方向来调制信号。这种新方法带来了一种非常简易的室内定位方案——只要在任意光源上放置一个微小的可见光信号发送器,手机或者智能眼镜就能通过摄像头接收到位置信息(如下图)。这个光源可以是任意种类的室内灯具,甚至可以是太阳光(例如,把信号发送器贴在窗户上)。这个信号发送器可以是无源的,只需要用光源的光充电,不需要换电池或者连接电线。因为信号发送器是透明的,所以也不会影响室内原有的景观。可以预期这种方案因为其简易性,会在未来部署室内定位和导航服务时很有竞争力。

除了这几篇论文之外,MobiSys也介绍了其他一些想法有趣的文章。例如,微软亚洲研究院参与的另一篇论文提出了利用显示器的高刷新率,在显示内容中隐藏人眼看不到,但是摄像头能捕捉到的信息。这个传播信息的额外信道可以支持一些有意思的新应用。例如,在视频文件中嵌入人眼看不到的信息(如视频作者、相关文字介绍或者网页链接等),如果想获得这些信息,只需要用手机摄像头扫描一下这个视频即可。

今年的MobiSys除了与往年一样设立了现场演示环节外,还新增了一个视频展示环节,以鼓励参会者用视频的方式展示新颖的想法和有趣的应用。上述本文作者参与的室内定位的研究工作最终获得了大会的“最佳视频奖”。

更多挑战,更多突破

和以往一样,这次MobiSys上也有很多以前在微软亚洲研究院实习过、现在在美国读博士的同学的参与。例如,UT Austin的韩国同学Sangki Yun宣讲了利用多普勒效应跟踪移动设备的微小移动的论文,并做了现场演示;俄亥俄州立的Bo Chen同学宣讲了利用移动设备Wi-Fi来识别键盘敲击的论文;莱斯大学的Robert LiKamWa宣讲了他们在系统层面对机器视觉应用进行支持的论文。

为期三天的MobiSys 2015大会给参会者提供了展示各自重要研究成果以及沟通交流未来研究方向的平台。随着移动设备计算能力的进一步提高以及移动设备的不断丰富化,未来很长一段时间内,MobiSys还将继续致力于移动系统的优化,室内定位以及可穿戴设备等所带来的新应用和新挑战。这些研究成果也会和不断发展的移动设备一起,时时刻刻改变着我们的日常生活。