翻开二十一世纪的历章，悄然中我们发现了一个惊人的改变。我们的时代正在从一个“存储记忆”的时代向一个“搜索引擎”的时代演变。所谓“搜索引擎”的时代既是“开放”的时代、“网络”的时代、“连结”的时代、“民主”的时代、“普适”的时代。所谓“存储记忆”时代既是“封闭”的时代、“非网”的时代、“孤立”的时代、“封建”的时代、“混沌”的时代。

当人类发明了计算机之后，最初并不知道计算机不能计算什么；当人类知道了计算机不能计算什么的时候，计算机已经演变成了网络；在人类以为知道了计算机能够计算什么的同时，网络计算又被嵌入到了更加广泛的设备之中；然而，嵌入式计算告诉了我们，其实人类始终不知道计算机不能够计算什么！

通过计算访问设备的行为；利用传感器放大了人类的感知；借助网络拓展了我们的操作空间。从嵌入式计算开始，总结了计算的演变和发展，通过大量的研究事实阐述了普适计算所涉及的技术、应用和实践，并对其理论进行了深层次地讨论。

显然，除了决定论的过程之外，肯定还存在一个概率的因素，包含在某些基本过程中，例如在生物的进化或人类文化的演变中。按照经典看法，计算的基本过程被认为是决定论的和可逆的，包含随机性或不可逆性的过程仅被看作是一些例外情形。今天我们在所有的地方都看到了不可逆过程的作用，看到了涨落所起的作用。我们将普适计算定义为：“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。”也许就是想说明这样一种超循环的计算过程吧。

人类的进化始终伴随着计算局限性的约束，每一次计算的革命都是从人类的不满足开始的。计算机系统最宝贵的资源将不再是Moore定律下的处理器速度、存储容量和网络带宽，而是“人的注意力”（Human Attention）。目前的计算机总是以某种方式去分散用户的注意力，从而降低人的效率。CMU的Aura计划目标，就是为每个用户提供一个不用关心位置的计算和信息服务，它将能够穿越各种可穿戴的、手持的、桌面的和基础设施的计算机，以及智能空间（Smart Space）。这个环境中，人的注意力是特别稀有的资源，因为在这个环境之外用户注意力被走路、驾车、与现实世界进行的其他交互行为所完全占有。

虽然传统的观念曾激起了人与计算之间的一场极富成果的对话，但它的某些文化上的后果却是戏剧性的。“两种文化”的对立在很大程度上就是起源于经典计算的没有时间的观点与在大多数社会科学和人文科学中普遍存在的时间定向的观点之间的冲突。但在过去的几十年里，计算发生了一些非常富有戏剧性的演变，这些演变之出乎意料，就像爱因斯坦的相对论（尺缩钟慢）一样。我们正越来越多地觉察到这样的事实，即在所有的层次上，从基本粒子到宇宙学，随机性和不可逆性起着越来越大的作用。科学正在重新发现计算，本书所要叙述的正是这个概念上的计算革命。

为了对今天发生的计算重新概念化作出评价，我们必须把它放入适当的历史背景中去。这个计算的历史远不是线性展开的，它并不是从某一原点开始极限于某一个终点。计算的轨迹充满着矛盾，充满着难以预料的转折点。我们用本书的大部分篇幅讨论了计算所遵循的历史模式，这个计算史是从一开始就再也无法结束下来。我们努力把这个计算史放到观念史的框架中去，以便把它同过去几个世纪的演变合成一个整体。只有这样，我们才能对我们现在生活的这个独特的计算时期作出准确的评价。

普适计算创造了计算机计算的特殊阶段，这个阶段之所以特殊，是因为在信息空间与物理空间的融合中计算机自身在消亡，取而代之是传感器网络。这门新的计算科学繁衍出它自己的语言，独具风格的专业用语，嵌入式计算、移动计算、间断连接、游牧计算、……。这些运动的新元素，就像传统计算中的加、减、乘、除、乘方、开方、微分和积分一样。对于计算机科学家而言，普适计算是一门进展中的科学而不是结论，是形成而非存在。

我们的计算科学遗产中包括两个至今尚未得到答案的基本问题。一个问题就是无序计算与有序计算的关系。著名的熵增加定律把世界描绘成从有序到无序的演变。然而生物或社会的进化向我们表明的却是从简单中出现的复杂性。计算怎么能使“结构”从无序中得出呢？科学的进步已经在这个问题的解决上已经取得了巨大的进展，即非平衡(即物质和能量的流)可能成为有序的源泉。

第二个问题也是更为基本的问题。由于经典物理学或量子物理学把世界描绘成是可逆的和静态的，故而导致了计算科学的简单性。可逆的和静态的，即意味着没有什么（计算）进化可言，既没有向有序的进化，也没有向无序的进化，动力学所能给出的“信息”不随时间而改变。因此，计算问题在动力学的静态观点与热力学的进化范式之间有着明显的矛盾。

普适计算是指在普适环境下使人们能够使用任意设备、通过任意网络、在任何时间都可以获得一定质量的网络服务的技术。普适计算是在网络技术和移动计算的基础上发展起来的，其重点在于提供面向客户的、统一的、自适应的网络服务。普适环境主要包括网络、设备和服务。所谓的“网络”环境一般包括因特网 、电视网、电话网、移动网络和各种无线网络等。普适计算“设备”更是多种多样，包括计算机、PDA、移动电话、汽车、家电等能够通过任意网络连结的设备。“服务”的也非常广泛，一般内容包括计算、存储、管理、控制、搜索、资源浏览等。 

在任何时间、任何地点、以任何方式、对任何人提供方便的服务，普适计算要克服不同的网络（不同连结、不同协议、不同带宽和速率）、不同的设备（传感器、计算器、屏幕、应用平台、计算资源）、不同的个人偏好等。计算的进化范式，包括熵的概念，曾经有过很大的吸引力，远远超出了计算科学本身的魅力。就动力学和热力学的统一工作而言，普适计算（相对于机械论世界观）是崭新的熵概念。时间与现实是紧密关联的，对于人类来说，现实是嵌入在时间流之中的。正如我们所了解的那样，时间的不可逆性本身紧密地连接着熵。为了走向计算普适，我们必须克服一个无限大的熵垒。