翟書穎 李 茹 李文祥

（1.西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院，陜西 西安 710124；2.西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院，陜西 西安 710129）

1 引言

記憶是人類對(duì)思維中的信息內(nèi)容的儲(chǔ)備與使用過(guò)程，對(duì)人類的工作、學(xué)習(xí)、生活有著重要的作用。傳統(tǒng)的單純依靠大腦的記憶方式有著易遺忘、準(zhǔn)確程度差等種種不足，已經(jīng)不能滿足時(shí)代的要求，人們需要一種新的記憶手段以更方便快捷的形式來(lái)提高生活、學(xué)習(xí)和辦公效率。

基于標(biāo)簽的輔助記憶是指將關(guān)于一件事情的具體記憶存儲(chǔ)為多媒體文件，然后將記錄的多媒體文件和自己身邊的物體的標(biāo)簽關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)起來(lái)。一段時(shí)間過(guò)后，如果自己忘記了這件事情，只需要掃描相關(guān)的物體標(biāo)簽，就可以找回表示該記憶的多媒體文件。例如，多數(shù)老年人由于一些慢性病的原因每天都需要吃藥，但是經(jīng)常忘記吃藥的劑量種類。借助此方法，可以把醫(yī)囑、每天吃藥的種類劑量等信息和老年人每天吃飯的餐桌關(guān)聯(lián)，這樣，當(dāng)老人吃完飯后，只需要掃描餐桌標(biāo)簽，就可以讀取出自己該吃哪種藥、劑量多少的詳細(xì)信息，避免了以前依靠大腦記憶經(jīng)常造成的忘記吃某種藥或用錯(cuò)劑量。

基于此，本文所介紹的方法基于移動(dòng)感知（Mobile Sensing）、物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）[1-3]等技術(shù)，為輔助用戶記憶提供了一種新途徑。

2 相關(guān)工作

2007年，T.Kawamura等人設(shè)計(jì)了一個(gè)基于RFID和可穿戴設(shè)備的記憶擴(kuò)展系統(tǒng)[4]。此系統(tǒng)通過(guò)頭部的攝像頭記錄看到事件，然后通過(guò)RFID Reader記錄物體標(biāo)簽，最后將記錄到的內(nèi)容導(dǎo)入穿戴計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)計(jì)算處理。在需要的時(shí)候通過(guò)RFID Reader掃描物體的RFID標(biāo)簽，搜索計(jì)算機(jī)，然后通過(guò)頭戴式可視設(shè)備HMD顯示出來(lái)。此系統(tǒng)設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)的基于物體標(biāo)簽的記憶輔助系統(tǒng)。不足之處是基于可穿戴設(shè)備推廣困難。一方面可穿戴計(jì)算機(jī)、HMD等設(shè)備價(jià)格高昂，在普通用戶之中完全沒(méi)有推廣開(kāi)來(lái)，另一方面用戶不可能隨身攜帶HMD、Wearable camera、Wearable computer等如此巨大龐雜的設(shè)備。

現(xiàn)在智能手機(jī)的計(jì)算能力越來(lái)越高，完全可以勝任以前穿戴計(jì)算機(jī)才能完成的計(jì)算任務(wù)，越來(lái)越多的諸如攝像頭、重力感應(yīng)器、藍(lán)牙、w ifi模塊等設(shè)備也完美地集成到了智能手機(jī)上。并且普通用戶早已習(xí)慣了隨身攜帶手機(jī)，使得該系統(tǒng)更容易推廣使用。在此基礎(chǔ)上，郭斌等人首次提出“記憶計(jì)算”概念[5]，通過(guò)移動(dòng)及可穿戴用戶設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶記憶的捕捉、處理與挖掘。

3 系統(tǒng)框架與實(shí)現(xiàn)

本軟件功能模塊分為兩部分：Client端和Server端。Client端主要負(fù)責(zé)完成記憶、回想記憶等功能。Server為Client提供分享功能。軟件設(shè)計(jì)模式采用經(jīng)典的MVC模式，以實(shí)現(xiàn)軟件的低耦合性、高重用性和可適用性。

總體設(shè)計(jì)如圖：

圖1 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

3.1 手機(jī)Client端設(shè)計(jì)

Client端主要包括記錄記憶事件、瀏覽查看記憶和搜索記憶等功能。

界面顯示模塊：用來(lái)顯示包括主界面、記憶界面、記憶事件查看、瀏覽本地記錄、通過(guò)物體標(biāo)簽搜索記憶和分享網(wǎng)絡(luò)記憶事件。其中記憶事件查看界面可作為本地記錄和網(wǎng)絡(luò)記憶的共同界面。

音視頻記錄模塊：對(duì)Android原始的拍照、錄音、錄制視頻API進(jìn)行包裝，提供更簡(jiǎn)單的接口以供使用。二維碼識(shí)別模塊：利用手機(jī)攝像頭完成二維碼的識(shí)別。信息持久化模塊：抽象出記憶事件作為類，提供增加、查詢、刪除、修改接口。以本地文件系統(tǒng)作為存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)。

文件系統(tǒng)操作工具模塊：對(duì)Android文件系統(tǒng)提供包裝，以更簡(jiǎn)單的接口提供給外部使用。

網(wǎng)絡(luò)接口模塊：提供和Server交互的接口。

3.2 Server端共享設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)模塊：由于需要存儲(chǔ)大量的多媒體文件，數(shù)據(jù)量會(huì)很大，而且文件大小不一，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)不適宜存儲(chǔ)巨大的多媒體文件，因此將媒體數(shù)據(jù)通過(guò)普通的文件系統(tǒng)存儲(chǔ)。

查詢模塊：通過(guò)傳入二維碼ID，查詢所有的映射關(guān)系，返回所有對(duì)應(yīng)的對(duì)象。如果需要查看具體的多媒體文件，可下載多媒體文件查看。

上傳模塊：通過(guò)傳入記憶標(biāo)簽ID、發(fā)生時(shí)間和文件列表，創(chuàng)建對(duì)象，上傳文件列表中的所有文件，持久化此對(duì)象。

添加評(píng)論模塊：將傳入記憶標(biāo)簽ID和發(fā)生時(shí)間作為Key，以及添加新的評(píng)論，更新相應(yīng)的對(duì)象。

3.3 記憶共享功能實(shí)現(xiàn)

在手機(jī)客戶端上傳自己的記憶之后，其他人就可以通過(guò)掃描二維碼下載他上傳的這份記憶信息。此部功能分包括上傳、掃描二維碼下載和對(duì)記憶事件進(jìn)行評(píng)論。在實(shí)現(xiàn)記憶的分享中，采用Socket通信的TCP協(xié)議作為底層協(xié)議，在應(yīng)用層自定義了數(shù)據(jù)包的格式并實(shí)現(xiàn)了格式解析器。通過(guò)在數(shù)據(jù)包頭部加整形數(shù)字標(biāo)示不同的數(shù)據(jù)包。

上傳信息：Client端上傳記憶信息和這份記憶包括的多媒體文件到Server端。當(dāng)Server正常接收數(shù)據(jù)結(jié)束，發(fā)給Client上傳成功標(biāo)志。

查找信息：Client端向Server發(fā)出二維碼標(biāo)簽。Server經(jīng)過(guò)查找，返回和此二維碼匹配的記憶事件。

下載文件：Client需要查看一個(gè)記憶事件中的多媒體文件時(shí)，發(fā)送此記憶事件和文件名，Server在收到之后，查找文件，并將文件傳送給Client。

增加評(píng)論：當(dāng)Client需要對(duì)一個(gè)分享的事件進(jìn)行評(píng)論時(shí)，上傳唯一標(biāo)記此記憶事件的二維碼標(biāo)簽和時(shí)間，和自己添加的評(píng)論內(nèi)容。Server在成功添加評(píng)論之后返回Client成功標(biāo)志。

在Server端，采用線程池來(lái)實(shí)現(xiàn)同時(shí)服務(wù)多個(gè)客戶端。完整的記憶分享結(jié)果如圖2。

圖2 記憶分享網(wǎng)絡(luò)

4 測(cè)試驗(yàn)證

4.1 測(cè)試設(shè)計(jì)

4.1.1 基準(zhǔn)性能測(cè)試

（1）兼容性測(cè)試

本軟件運(yùn)行在Android平臺(tái)上，而Android平臺(tái)的開(kāi)放性導(dǎo)致有了各廠商深度定制的Android分支，因此需要測(cè)試軟件對(duì)各個(gè)Android平臺(tái)的兼容性。

（2）軟件的易用性測(cè)試

軟件的易用性越來(lái)越重要，在手持設(shè)備上更是如此，沒(méi)有用戶會(huì)仔細(xì)看程序使用說(shuō)明文檔。

本軟件的易用性通過(guò)從西北工業(yè)大學(xué)本科生中募集的8個(gè)測(cè)試對(duì)象，通過(guò)5分制統(tǒng)計(jì)得出軟件的易用性結(jié)果。

（3）軟件的電池消耗

手機(jī)的屏幕顯示，CPU能耗越來(lái)越高，但是相對(duì)應(yīng)的手機(jī)電池容量并沒(méi)有很大的提高，Android手機(jī)更是如此，因此需要測(cè)試軟件的電量消耗。

本軟件的電量消耗主要在記錄視頻、音頻、照相部分，因此統(tǒng)計(jì)不同的上述部分使用頻率下的電量消耗。

4.1.2 通過(guò)二維碼標(biāo)簽記憶和傳統(tǒng)記憶的比較

記憶通過(guò)兩點(diǎn)來(lái)比較：（1）回憶起此次記憶需要的時(shí)間；（2）回憶起來(lái)的記憶準(zhǔn)確性。比較二維碼標(biāo)簽和人的大腦記憶，以及將一個(gè)事件通過(guò)音視頻記錄下來(lái)，通過(guò)電腦瀏覽查找這三種方法。

記錄的事件數(shù)目10件，以7天為期，測(cè)試8名測(cè)試對(duì)象回憶起來(lái)的時(shí)間和準(zhǔn)確程度。

4.2 測(cè)試結(jié)果及分析

4.2.1 基準(zhǔn)性能測(cè)試結(jié)果

（1）軟件兼容性測(cè)試結(jié)果

通過(guò)魅族M 9(Android 2.2）、Motorola ME525(Android定制M IUI系統(tǒng))。魅族是知名的國(guó)產(chǎn)手機(jī)品牌，Motorola ME525在推出之后立刻成為Motorola手機(jī)產(chǎn)品中的銷量第一，M IUI系統(tǒng)是很多人Android刷機(jī)的首選，這兩款手機(jī)較好地覆蓋了現(xiàn)在的Android市場(chǎng)系統(tǒng)。通過(guò)測(cè)試這兩款A(yù)ndroid系統(tǒng)，軟件完全兼容。

（2）軟件的易用性測(cè)試結(jié)果

圖3 軟件易用性測(cè)試結(jié)果圖

由測(cè)試結(jié)果圖3可看出本軟件的易用性比較好，平均易用性評(píng)價(jià)得分為3.95分。

（3）軟件的電池消耗測(cè)試結(jié)果

表1 軟件的電池消耗測(cè)試結(jié)果表

通過(guò)表1可看出，在使用視頻音頻記錄記憶時(shí)，有較大的電量消耗。

4.2.2 二維碼標(biāo)簽記憶和傳統(tǒng)記憶的比較

通過(guò)記憶常見(jiàn)的學(xué)習(xí)、生活和工作中的事件比較準(zhǔn)確性和時(shí)間，記憶數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)如表2。學(xué)習(xí)類包括單詞、歷史時(shí)間和文章內(nèi)容三項(xiàng)。生活類包括做菜菜譜、公交路線、超市購(gòu)物清單和朋友生日。工作類包括回憶內(nèi)容、工作計(jì)劃和部門劃分。

表2 記憶事件清單表

測(cè)試結(jié)果如圖4和5所示：

圖4 準(zhǔn)確程度比較圖

圖5 查找時(shí)間比較圖

由圖4可看出，二維碼標(biāo)簽記憶和文件存儲(chǔ)有較好的準(zhǔn)確程度。由圖5可看出，人回憶和二維碼標(biāo)簽搜索需要的時(shí)間更少。綜合考慮，二維碼標(biāo)簽搜索比傳統(tǒng)的人大腦記憶和文件存儲(chǔ)具有更好的準(zhǔn)確程度和更少的搜索時(shí)間。

5 總結(jié)

本文以結(jié)合物體標(biāo)簽和Android平臺(tái)，在分析和借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了基于物體標(biāo)簽的記憶輔助和分享應(yīng)用設(shè)計(jì)，并完成了基于物體二維碼標(biāo)簽的輔助記憶及分享系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。該系統(tǒng)旨在通過(guò)物體標(biāo)簽的方式幫助人們提高日常記憶的準(zhǔn)確性和高效性，還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分享自己的記憶給所有人。針對(duì)開(kāi)發(fā)的軟件做了詳盡的兼容性、易用性、電量消耗測(cè)試，并進(jìn)行了通過(guò)物體標(biāo)簽記憶和傳統(tǒng)記憶的準(zhǔn)確性和回憶時(shí)間對(duì)比。