ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΜΙΑΣ ΟΝΤΟΛΟΓΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΠΡΟΦΙΛ ΧΡΗΣΤΩΝ ΣΕ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΔΙΑΧΥΤΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ

• ΕΥΣΤΑΘΟΠΟΥΛΟΣ ΑΓΓΕΛΟΣ-ΣΕΡΑΦΕΙΜ ΑΜ 649

• ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΓΚΟΥΜΟΠΟΥΛΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

ΠΑΤΡΑ 19 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2013

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΠΑΤΡΩΝ

ΣΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗΣΗΣ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑΣ

ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΤΙΚΟΥ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΥ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Διάχυτος υπολογισμός(Pervasive Computing)

• Οραματιστής του ο Mark Weiser.

• Εξέλιξη του κινητού υπολογισμού (mobile computing).

• Ενσωμάτωση μικροεπεξεργαστών σε αντικείμενα του περιβάλλοντος.

• Συστήματα «πανταχού παρόντα» με χρήση και διασύνδεση ασύρματων και ενσύρματων δικτύων και αισθητήρων (πχ internet).

• Αλματώδης εξέλιξη λόγω της εξάπλωσης φορητών υπολογιστών (smartphones ,laptops, tablets ).

Χαρακτηριστικά διάχυτων συστημάτων

• Αορατότητα. Ιδανικά η πλήρης εξαφάνιση του συστήματος από το χρήστη. Το σύστημα υπηρετεί τον χρήστη χωρίς να του αποσπά την προσοχή.

• Δυνατότητα ανάπτυξης. Οι χρήστες αυξάνονται ,οι τεχνολογίες (internet bandwidth,επεξεργαστές) βελτιώνονται ,το σύστημα πρέπει να αναπτύσσεται αναλόγως.

• Προσαρμογή ομοιόμορφα σε διάφορα περιβάλλοντα, διαφορετικής πολυπλοκότητας ,οργάνωσης και ευφυΐας-αναγκών (πχ γραφεία, εργοστάσια ).

• Επίγνωση του πλαισίου χρήστη(context aware).Γνώση των χαρακτηριστικών ,αναγκών του χρήστη και του γύρω περιβάλλοντός του (πχ όνομα ,επώνυμο, κατοικία, καθημερινές συνήθειες και επαφές του).

Τεχνολογίες Διάχυτου Υπολογισμού

• Πρόκειται για ένα ή περισσότερα προγράμματα υπολογιστή που κινούνται ελεύθερα σε ένα σύστημα (mobile agent platform)εκτελώντας αποστολές εκ μέρους του συστήματος ή του χρήστη.

• Αποκεντρώνει τα κλασσικά client -server συστήματα ,εξισορροπώντας το φόρτο εργασίας .

• Ακριβώς για αυτό ιδανική για διάχυτα συστήματα.

Mobile security agent

• Πράκτορας ασφαλείας του συστήματος για απειλές που προέρχονται από άλλο πράκτορα, από το σύστημα ή εκτός αυτού.

Mobile agent platforms

• Διάφορες πλατφόρμες με διαφορετικές χρήσεις , όπως Grasshopper, Alma beans , Aglets(java based), Pervasive Information Community Organization (PICO) κ.ά

1. Κινητός πράκτορας (mobile agent)

2. Δίκτυα αισθητήρων

• Ανάπτυξη και εφαρμογή έξυπνων συσκευών ανίχνευσης δεδομένων περιβάλλοντος σε μια περιοχή (από ένα σπίτι μέχρι το διάστημα).

• Εξαιρετικά χρήσιμα σε διάχυτα συστήματα, όπου λέγονται και κόμβοι .

• Φθηνοί , χαμηλής επεξεργαστικής ισχύος , στέλνουν δεδομένα (πχ θερμοκρασία, πίεση) ενσύρματα ή ασύρματα σε ισχυρότερο σταθμό βάσης προς επεξεργασία.

• Εφαρμογές για παρακολούθηση δεδομένων στα πεδία των μαχών, σε σεισμικές έρευνες, σε επικίνδυνα για πυρκαγιά δάση ,δημόσια έργα (γέφυρες), νοσοκομεία ,βιοτόπους κ.ά.

Λογισμικά συστήματα δικτύων αισθητήρων

• Προγραμματίζουν δυναμικά κόμβους αισθητήρων, χρησιμοποιώντας εικονικές μηχανές και κινητούς πράκτορες.

• Υπάρχουν διάφορα ,όπως οι Mate ,SensorWare, Deluge , Agilla κ.ά

3. Εφαρμογές1. Διάχυτο σύστημα παρακολούθησης ηφαιστείου

OASIS

• Eπιτόπου παρακολούθηση θερμοκρασίας, πίεσης ,δονήσεων με ασύρματους αισθητήρες του ηφαιστείου της Αγίας Ελένης.

• Συνεργασία με σύστημα GPS και λογισμικό εδάφους Sensorwebτου Jet Propulsion Laboratory (JPL) και δορυφόρο EO-1.

2. Διάχυτη πλατφόρμα εξατομικευμένης τριτοβάθμιας εκπαίδευσης

• Προσαρμόζει τα περιεχόμενα των μαθημάτων στις ανάγκες ,ενδιαφέροντα και υπόβαθρο του φοιτητή.

• Χρησιμοποιεί το σύστημα κινητού πράκτορα PICO.

• Οι πράκτορες αυτό-οργανώνονταιανταλλάσσουν δεδομένα και βοηθούν το σύστημα να θέσει πρόγραμμα βαθμολογίας στο φοιτητή.

Οντολογίες

Οντολογία είναι μια τυπική, ρητή προδιαγραφή μιας κοινής επίνοιας.

• Πρώτη αναφορά από Πλάτωνα ,Παρμενίδη, Αριστοτέλη.

• Σχεδιαστική οπτικοποίηση της λειτουργίας ενός συστήματος.

Κατηγορίες ως προς την

i. Έκφραση (άκρως/μερικώς Άτυπη, μερικώς /αυστηρώς Τυπική).

ii. Τεχνική μοντελοποίησης με (Λογική 1ης τάξης, Περιγραφική λογική πχ OWL, Λογισμικό UML και γλώσσα OCL, Βάσεις δεδομένων-ER diagrams).

iii. Χρήση Γνώσης (Εργασιακού χώρου, Οντολογίες στόχων, Οντολογίες περιοχής, Γενικές οντολογίες).

iv. Εσωτερική δομή (Απλά λεξιλόγια, Γλωσσάρια, Θησαυροί, Άτυπες/Επίσημες ιεραρχίες, Πλαίσια, Περιορισμού αξίας /λογικής).

Χαρακτηριστικά οντολογιών

i. Κλάσεις ή έννοιες με υποκλάσεις (πχ η έννοια αυτοκίνητο /μπερλίνα).

ii. Ρόλοι ή ιδιότητες των κλάσεων (πχ Peugeot 508).

iii. Περιορισμοί ιδιοτήτων ρόλων (πχ δεν πετάει).

iv. Σχέσεις (μεταξύ εννοιών πχ οι μπερλίνες ανήκουν στα αυτοκίνητα).

Κύκλος ζωής οντολογιών.

Αρχές σχεδίασης

i. Σαφήνεια (αντικειμενικοί σαφείς όροι, φορμαλισμός).

ii. Συνοχή συνέπεια συμπερασμάτων με τους ορισμούς.

iii. Επεκτασιμότητα όρων χωρίς αναθεώρηση υπαρχόντων.

iv. Απλή Κωδικοποίηση επίνοιας για χρήση από κινητούς πράκτορες.

v. Περιορισμένη εξειδίκευση (για να γίνεται από κάθε χρήστη μετά).

vi. Απεικόνιση συναφών εννοιών με τις ίδιες αρχές.

vii. Τυποποίηση των ονομάτων σύμφωνα με την ονοματολογία.

Εργαλεία ανάπτυξης οντολογιών

Γλώσσες προγραμματισμού

Από τη CyCL (1990) έως την OWL (2003)που θα χρησιμοποιήσουμε.

Ειδικό λογισμικό

Διάφορα υπάρχουν όπως EvoOntis, Altova SemanticWorks, Amine, The Apelon DTS, DOME, FlexViz, Knoodl αλλά εδώ θα

χρησιμοποιήσουμε τo Protégé.

Μοντελοποίηση προφίλ χρήστη διάχυτου περιβάλλοντος

Χρησιμοποιούμε OWL και Protégé για τις οντολογίες και το project Atracoγια τη σχεδίαση του περιβάλλοντος.

Φάσεις σχεδιασμού περιβάλλοντος

i. Προδιαγραφή

ii. Σύλληψη

iii. Υλοποίηση

iv. Αξιολόγηση

Βλέπουμε δίπλα τις

i. Κλάσεις (πορτοκαλί)

ii. Ιδιότητες Αντικειμένων (μπλε)

iii. Ιδιότητες Τύπου Δεδομένων

(πράσινο)

Στατικά χαρακτηριστικά χρηστών

Το προφίλ του χρήστη έχει

i. Ένα μόνιμο υπο-προφίλ

(όνομα, βάρος, φύλο, αναπηρίες,

γείτονες)

ii. Πολλά προσωρινά υπο-προφίλ

(ανάλογα της ενέργειας του χρήστη,

προτιμήσεις εφαρμογής,

περιβάλλοντος κ.ά,

Ανάλογα τον τόπο, χρόνο,

διάθεση χρήστη κλπ

(πλαίσιο χρήστη)

Επέκταση προτιμήσεων χρήστη

Παρακάτω βλέπουμε τις προτιμήσεις χρήστη (πχ μουσικής, υπηρεσιών) και τις μεταξύ τους σχέσεις σε πλήρη επέκταση.

Μοντελοποίηση προφίλ χρήστη συστήματος πλοήγησης

Μοντελοποίηση συστήματος πλοήγησης .

Ικανότητες χρήστη

i. Συνειδητή πλοήγηση με πλήρη γνώση περιβάλλοντος.

ii. Χωρική Ικανότητα ,προσανατολισμός, απεικόνιση και σχέσεις.

iii. Εύρεση Διαδρομής , ειδικά σε άγνωστο χώρο.

Γενική αρχιτεκτονική συστήματος

i. Υπηρεσία πλοήγησης (διεπαφήχρήστη με υπόλοιπο σύστημα) .

ii. Οντολογία πλοήγησης (έννοιες χωρικής πλοήγησης ).

iii. Οντολογία χρηστών πλοήγησης

(κατηγοριοποίηση χρηστών με βάση

χαρακτηριστικά)

iv. Συμβολικό σύστημα εντοπισμούθέσης και προορισμού χρήστη.

v. Τοπολογία Εσωτερικού Χώρου

(αναπαράσταση εσωτερικού χώρου).

vi. Αλγόριθμος δρομολόγησης(υπολογισμός βέλτιστης οδού ανάμεσα σε δύο σημεία).

Ιδιότητες χρηστών πλοήγησης

Παρακάτω βλέπουμε τα χαρακτηριστικά των εννοιών οντολογίας χρήστη ( πχ όνομα ηλικία , τυφλότητα , εγκυμοσύνη κλπ).

Όνομα έννοιας Χαρακτηριστικό Σχέση Περιγραφή

User hasName

canWalk

isBlind

hasCardiopathy

isLazy

isPregnant

hasAge Περιγράφει τα

βασικά

χαρακτηριστικά

ενός χρήστη

LazyUser Αποτελεί

εξειδίκευση της

κλάσης User

(defined

κλάση)

BlindUser «

PerceptuallyResctrictedUser «

PhysicallyResctrictedUser «

HandicappedUser «

PregnantUser «

CardiopatheticUser «

Προφίλ χρήστη πλοήγησης

i. Γενικά Στοιχεία (ηλικία, φύλο, κατοικία κλπ).

ii. Πνευματικά χαρακτηριστικά (συνείδηση, ικανότητα προσανατολισμού, μνήμη, εκτέλεση υπολογισμών).

iii. Αισθητηριακές ικανότητες (οπτική οξύτητα, αντίληψη ήχων) .

iv. Κινητικότητα χρήστη (πλήρως ελεγχόμενη, με βοήθεια τρίτου ή με αμαξίδιο).

v. Προτιμήσεις πλοήγησης χρήστη (πχ ιδιαίτερες προτιμήσεις συντομότερων διαδρομών).

vi. Προτιμήσεις διεπαφής χρήστη (ανάλογα τη συσκευή, κινητό, τη μορφή πληροφορίας- έντυπη κλπ).

ΤΕΛΟΣ!!