Ambient Intelligence

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1 Ambient Intelligence Seminario Corso Sistemi Telematici Federica Paganelli, Gabriele Bianchi Lab. Integrato Radar e Telematica federica.paganelli@unifi.it, gabriele.bianchi@gmail.com Tel Sistemi Telematici AA 2005/ /05/2006

2 Cos è l Ambient Intelligence? Una definizione di riferimento è quella fornita dalla Commissione Europea (attraverso l ISTAG, Information Society Technologies Advisory Group): Il concetto di Ambient Intelligence (AmI) consiste in una visione dell'information Society dove l'enfasi è su una maggiore "amichevolezza" verso l'utente, su servizi di supporto più efficienti, e sul sostegno alle interazioni umane. Le persone sono circondate da oggetti con interfacce intelligenti e intuitive, e da un ambiente in grado di riconoscere e reagire alla presenza di individui in modo trasparente, non invadente, spesso invisibile [ISTAG, 2001] The concept of ambient intelligence or AmI is a vision where humans are surrounded by computing and networking technology unobtrusively embedded in their surroundings [Wikipedia] Non è un tipo di tecnologia, ma un nuovo approccio che mette al centro le persone e i loro requisiti per l evoluzione della Società dell Informazione Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 2

3 The most profound technologies are those that disappear. They weave themselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishable from it (Weiser, M. The Computer for the 21st Century) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 3

4 Scenari L analisi di scenari è un elemento chiave della visione AmI Scenario: in generale, storia che descrive come il sistema deve funzionare in relazione con il comportamento degli utenti e da cui i progettisti software ricavano i requisiti del sistema da progettare Per i progettisti AmI sono di riferimento gli scenari AmI elaborati dall ISTAG per esemplificare la visione AmI. Si tratta di narrazioni che descrivono servizi futuri(bili) e le modalità con cui le nuove tecnologie di elaborazione distribuita e comunicazione permetteranno agli utenti di usufruire di servizi avanzati, personalizzabili, e di interfacce intelligenti, adattive e non invasive. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 4

5 Scenario Carmen: traffic, sustainability & commerce (1) It is a normal weekday morning. Carmen wakes and plans her travel for the day. She wants to leave for work in half an hour and asks AmI, by means of a voice command, to find a vehicle to share with somebody on her route to work. AmI starts searching the trip database and, after checking the willingness of the driver, finds someone that will pass by in 40 minutes From that moment on, Carmen and her driver are in permanent contact if wanted (e.g. to allow the driver to alert Carmen if he/she will be late)... While taking her breakfast coffee Carmen lists her shopping since she will have guests for dinner tonight Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 5

6 Scenario Carmen: traffic, sustainability & commerce (2) She would like to cook a cake and the e-fridge flashes the recipe. It highlights the ingredients that are missing. She completes the shopping on the e-fridge screen and asks for it to be delivered to the closest distribution point. This can be a shop, the postal office or a franchised nodal point for the neighbourhood where Carmen lives. All goods are smart tagged, so that Carmen can check the progress of her virtual shopping expedition, from any enabled device at home, or from a kiosk in the street. She can be informed during the day on her shopping, agree with what has been found, ask for alternatives, and find out where they are and when they will be delivered Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 6

7 Vision Ambient Intelligence Technology is: Invisible Use/functions are immediately apparent Ubiquitous: Available anywhere, integrated in physical environment & objects around us Intelligent: Relevant to user & context-aware Unobtrusive Radically rethink the human- computer interactive experience: Integrate digital world (information & services) and physical world (physical objects/environment) Make interfaces more responsive and proactive (objects & environment monitor user and (proactively) present information & services relevant to user s current needs/interests) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 7

8 Livelli di Intelligenza Embedded Contextaware Personalizza ti Adattivi Proattivi Gli oggetti distribuiti nell ambiente hanno capacità computazionali e sono interconnessi Gli oggetti conoscono l utente e rilevano il contesto in cui sta operando Gli oggetti hanno caratteristiche ritagliate sui bisogni dell utente (ad es. rilevati attraverso la specifica delle preferenze dell utente) Gli oggetti rispondono alle sollecitazioni dell utilizzatore e si adattano al contesto (a lungo termine attraverso l apprendimento) Gli oggetti possono prevedere le richieste dell utente senza interazione diretta con lui Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 8

9 Challenges Augment objects/environments with sensing, computing & networking capability Sense & model the user s behavior (offline/online) Infer the user s current interests/intentions Design (proactive) interfaces that offer value without being obnoxious, while being highly relevant Integrate these interfaces in user s physical environment in seamless, natural way: On the body: cell phones, wearables In the environment: architecture, ether, objects Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/2006 9

10 Alcuni ambiti applicativi Conoscenza (apprendimento, cultura, turismo ) Lavoro Mobilità Casa Salute (e-health) e Assistenza (e-care) Tempo libero (intrattenimento, shopping, gaming, ) Media Sicurezza (protezione personale, emergenze, ambiente) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

11 Alcuni ambiti applicativi (2) Conoscenza (apprendimento, cultura, turismo ) es.: applicazioni di knowledge management che forniscono servizi intelligenti di gestione e condivisione delle informazioni, facendo leva sulla conoscenza dell ambiente e della situazione in cui si trova l utente; turismo; formazione Lavoro lavoro in condizioni di mobilità, comunicazione con i colleghi, accesso e gestione di informazioni; soluzioni di mixed reality per aiutare il lavoratore durante i processi decisionali (da: Progetto ARVIKA) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

12 Alcuni ambiti applicativi (3) Mobilità informazioni aggiornate e contestualizzate per prendere decisioni in breve tempo (ad es. partenze e arrivi, appuntamenti, ). I servizi emergenti di trasporto intelligente e infomobilità Casa monitoraggio e regolazione dei parametri ambientali (es. temperatura), sicurezza (es.. accesso fisico delle persone), cura della persona, riposo, lavoro e tempo libero architecture.mit.edu/house_n/placelab.html, omelab/ Infrared beaconcan provide information about expressways and ordinary roads as far as 30 km ahead, and 1 km behind from the car. This information tells you the condition on traffic congestion link-travel-time, regulations, parking lot information, interval-travel-time, etc. The navigation equipment can receive signal from running direction within3.5 m from eachbeacon (VICS project) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

13 Alcuni ambiti applicativi (4) Salute (e-health) e Assistenza (e-care) realizzazione di servizi di prevenzione delle malattie e di assistenza sanitaria nelle abitazioni dei pazienti e/o in condizioni di mobilità. Tempo libero (intrattenimento, shopping, gaming, ) servizi innovativi, personalizzati sul consumatore, grazie alla disponibilità di tecnologie eterogenee: ad es. identificazione delle persone e tracciamento delle merci (shopping) tecnologie multimediali (intrattenimento, gioco) (Philips, 2005) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

14 Alcuni ambiti applicativi (5) Media modalità innovative di interazione con l ambiente intelligente Sicurezza (protezione personale, emergenze, ambiente): servizi per migliorare l efficacia e la tempestività degli interventi Intervento in caso di incidente stradale: il biosensore collocato sul collo del paziente comunica i dati rilevati alla cassetta di pronto soccorso, agli occhiali dell operatore ed a altri dispositivi biomedici. (progetto Palcom, Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

15 Ambient Intelligence Tecnologie Sistemi Telematici AA 2005/ /05/2006

16 Tecnologie di base Ubiquitous Computing Ubiquitous Communication Intelligent Interfaces Context-aware Computing Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

17 Ubiquitous Computing Ubiquitous computing can be defined as the use of computers everywhere. Computers are made available by means of the physical environment, but in an invisible way for the user. Computational services are becoming mobile, as well as user do. Two approaches can be used: To provide the user with mobile devices many heterogeneous wearable devices and enabling personal devices already in use to interact with anv. (mobile phone, PDA, tablet PC). BODY AREA NETWORK (Wearable Computing) Distribute many different devices in the environment: 1. Sensing Architecture: Environment augmented with heterogeneous sensors 2. Service Provisioning: user moves through environments within which local services are provided Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

18 da: ALCAÑIZ, M., REY, B., New Technologies For Ambient Intelligence (2006) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

19 Ubiquitous Communication The user moves within a space where heterogeneous wireless communications islands form an extension of the wired network. The enormous number of wireless network solutions currently available means that we will require an infrastructure capable of supporting services that can adapt to diversity at many different levels including: data transmission, management of energy resources, Quality of Service, user expectations and user profiles. Available resources (e.g. bandwidth) can dynamically vary and services should adapt, minimizing the interaction with the user. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

20 Wireless Access Network CABLE REPLACEMENT HOME, OFFICE PUBLIC ACCESS range CITY, SUBURBS COUNTRY, REGION WIDE PAN WLAN WMAN WAN GSM ZigBee GPRS EDGE Bluetooth UMTS Wi-Fi b MobileFi HSDPA UltraWideBand a/g/n WiMAX a/d/e LIMITED FULL Mobility 1 kbit/s 10 kbit/s 100 kbit/s 1 Mbit/s 10 Mbit/s 100 Mbit/s Bit Rate 1 Gbit/s Source: M. Dècina, 2004 Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

21 Wireless Coverage Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

22 BAN Rete a cortissimo raggio (1 m) Interconnessione di dispositivi wearable Entertainment: Palmare, Lettore musicale, orologio, Display, auricolare, ecare: sensori per la misurazione di parametri fisiologici Configurazione Ad hoc Vari tipi di dati Facilità di uso (MSWebcare, 2005) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

23 PAN Rete a corto raggio (10 m) Interconnessione di dispositivi personali Cellulare, notebook, palmare Stampanti, mouse, videocamera Sensori Configurazione Generalmente ad hoc Dinamica Diversità di servizi Possibile connessione con rete esterna Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

24 Protocolli di comunicazione, discovery e coordinamento Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

25 Intelligent User Interfaces (1) Le caratteristiche di trasparenza e intelligenza della visione AmI richiedono la definizione di nuovi paradigmi di interazione con l utente, più naturali ed intuitivi. Se la tecnologia si dissolve nell ambiente, è necessario mettere in discussione i tradizionali metodi di input e output verso/da dispositivi tecnologici, come mouse e tastiera è possibile concepire come input gli aspetti ordinari del mondo reale, ad esempio i suoni, i movimenti delle persone e le loro azioni nell ambiente fisico. Una persona estrae una penna da un contenitore: è un gesto naturale. Nell applicazione follow me, di Philips Research, questo basta per comunicare al sistema AmI l intenzione di continuare l attività corrente spostandosi in un'altra stanza della casa. (van Loenen, E.J., On the Role of Graspable Objects in the Ambient Intelligence Paradigm", Smart Objects Conference Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

26 Intelligent User Interfaces (2) In relazione a ciò, gli aspetti che possono caratterizzare un interfaccia intelligente sono: input multimodale. Diverse sorgenti di informazione possono essere ricavate dall ambiente, anche grazie a tecniche di riconoscimento visivo (espressione del viso, gestualità, posizione) audio (conversazione, rilevazione di suoni ricollegabili ad ambienti particolari), o tattile (pressione o spostamento di oggetti). output multimodale. Analogamente a quanto detto sopra, il sistema può presentare all utente informazioni sotto forme diverse (video, audio, tattile), spesso integrandole e coordinandole tra loro. gestione dell interazione. Le interfacce devono adattarsi dinamicamente al contesto e ai particolari aspetti che caratterizzano la situazione che l utente sta vivendo in quel momento. Ad esempio, in una situazione di trasmissione di informazione, in caso di scarsa disponibilità di banda, può essere opportuno preferire dati in formato testuale, evitando immagini e suoni. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

27 Mobilità e Usabilità da: L. Benini: Metodologie di Progettazione Hardware-Software LS, AA Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

28 Context Awareness Sistemi Telematici AA 2005/ /05/2006

29 Context Awareness Context Awareness: capacità del sistema di localizzare e riconoscere oggetti e persone, e le loro intenzioni, elaborare questi dati per interpretare ed analizzare il contesto e adattarsi di conseguenza, per rispondere in modo ottimale ai requisiti dell utente Adattare i servizi forniti all utente al contesto in cui l utente sta operando. (Riva 2005) si distingue in [Chen & Kotz, 2000]: passive context awareness: il tipo di adattamento al contesto viene scelto dall utente active context awareness: è l applicazione che sceglie il tipo di adattamento e lo attua soluzioni intermedie Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

30 Contesto - definizione Context is any information that can be used to characterize the situation of an entity. An entity is a person, place or object that is considered relevant to the interaction between a user and an application, including the user and applications themselves [Dey & Abowd, 2000] dalla definizione di contesto dipendono le scelte progettuali di sistemi AmI (sensori, dispositivi intelligenti, ecc.) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

31 Esempio: in ufficio Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

32 Categorie CATEGORIE Contesto Fisico Contesto Strumentale Contesto di attività Contesto sociale Profilo utente* per alcuni categoria di contesto DATI dell ambiente: localizzazione, meteo,ecc.; della persona: dati fisiologici,ecc.; riferimento temporale connettività, risorse software/hardware disponibili Dati relativi all attività dell utente Utenti vicini, contesto relativo a gruppi (ad es. famiglia, colleghi, ecc.) Dati del profilo utente/i (Anagrafica, preferenze...) PROVIDER Localizzazione: Esterno: GPS, reti cellulari. Interno: RFID,Bluetooth, Fotodiodi, Microfoni.. Meteo: web service stato della rete, dispositivi con cui l utente deve interfacciarsi.. agenda elettronica, input utente. Ad es. da localizzazione Input utente o dati inferiti tracciando l attività dell utente Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

33 Esempi di applicazioni Funzionalità di Context awareness Adattamento al contesto strumentale Personalizzazione in base al profilo utente Adattamento al contesto fisico Riconfigurazione dell ambiente Reazione ad eventi Contestualizzazione dell informazione Tracking delle azioni dell utente Collaborazione just in time Esempi di Servizi erogabili da applicazioni context-aware Delivery di contenuti Ricerca di informazioni Servizi e transazioni commerciali Monitoraggio di ambienti e Controlli automatici Supporto alle attività di gruppo Decision support system Formazione in rete Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

34 Architettura logica instant messagging tourist guide... home monitoring Context Consumer Context Consumer Context Consumer Context Consumer Context Manager Context Provider Context Provider Context Provider Context Provider Smart tag sensors Environment sensors Device sensors (e.g. smart card) external providers (e.g. web services) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

35 Context Provider Entità che raccolgono i dati rilevanti per la descrizione del contesto. Tipologie di sistemi per la raccolta dei dati: dispositivi hardware (es. sensori, dispositivi intelligenti); software (es. applicazioni di agenda/calendario); l utente stesso (es. input manuale dei dati di descrizione del contesto). Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

36 Context Provider: tecnologie allo stato dell arte Dati di localizzazione utente GPS, reti cellulari (outdoor) RFID, Bluetooth, telecamere (indoor) Dati ambientali Servizi meteo Sensori di temperatura, pressione ecc.. Dati di attività dell utente Applicativi software di calendario e agenda accelerometri, speech detector Aggregazione ed inferenza sui dati precedenti Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

37 Context Provider: RFID una tecnologia emergente Radio Frequency Identification: Tecnologia per la identificazione automatica di oggetti, animali o persone basata sul leggere a distanza informazioni contenute in un tag RFID usando dei lettori RFID Un tag RFID e' costituito da un microchip che contiene dati (tra cui un numero univoco universale scritto nel silicio) e una antenna che permette di ricevere e di trasmettere radiofrequenza ad un transceiver RFID rotolo di etichette RFID (Philips, 2005) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

38 RFID: Caratteristiche tecniche Esistono tre tipologie di tag Passivi: senza batteria si attivano solo in presenza del lettore; distanze lettore/tag 10/20 cm; frequenze 125/134 khz o Mhz. Semi-passivi: con batteria interna per aumentare distanza di lettura; freq. 868/915 Mhz. Attivi: con batteria, trasmettono autonomamente; distanze in decine di mt; freq. > 2,4 GHz. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

39 RFID: Modalità di utilizzo Quando il tag è attivato, il transceiver legge l ID. Quando il tag è attivato, resta attivo finchè può essere letto dal transceiver, diventa inattivo quando è al di fuori del range di lettura del transceiver Quando un tag è attivato può funzionare da interruttore, attivando o disattivando un evento leggere nuovamente il tag permette di ritornare allo stato precedente Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

40 RFID: Vantaggi Non deve essere vicino per essere letto come le bande magnetiche Non deve essere visibile per essere letto come per i codici a barre Si può anche aggiungere informazioni (65 kb) sui chip in funzione della tipologia del Chip (Read Only, Read Once, Read and Write) L'identificazione e la verifica avviene in 1/10 di secondo La comunicazione può essere in chiaro o crittata Ma.. Problemi di privacy? Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

41 RFID: Applicazioni Le principali applicazioni: Le soluzioni su tag 125/134 khz: tracciabilita' animali (cani e mucche), apertura serrature (settore alberghiero e controllo accessi). Le soluzioni su tag 13,56Mhz standard ISO per la tracciabilità (alimentare, prodotti, etc), borsellini elettronici non bancari (villaggi vacanze, discoteche etc) standard ISO (ad alta sicurezza) per carte bancarie, tessere documenti di identita' elettronici le soluzioni con tag UHF (ISO 18000, 868/915 Mhz ) per la logistica sia interna che esterna d'azienda le soluzioni con tag 2.4GHz per la mobilita' (telepass e similari) e gli interporti Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

42 Context Management (CM) Funzioni principali: Interpretare i dati contestuali grezzi in ingresso; Realizzare una rappresentazione coerente corretta del contesto (modello); Inferire dati non rappresentati in modo esplicito nel modello; Comunicare con le applicazioni Consumer. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

43 CM: Problemi da affrontare Acquisizione dati: interfacciare sorgenti informative eterogenee, controllare la qualità dei dati in ingresso. Rappresentazione del contesto: modellare il contesto dell utente, scegliere modalità di rappresentazione, scegliere meccanismi di reasoning sul modello. Comunicazione con le applicazioni: scegliere modalità e tecnologie. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

44 CM: Possibili soluzioni Acquisizione dati: Convertire i dati di input in un formato comune (xml?) Utilizzare meta-dati di qualità allegati ai dati di input (accuratezza, precisione, ecc..) Rappresentazione del contesto: Reti semantiche, topic maps, grafi concettuali Database relazionali Ontologie Comunicazione con le applicazioni consumer Modalità richiesta/risposta e/o publish&subscribe Usare standard che permettano interoperabilità (Web Services) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

45 CM: Ontologie (1) Ontologia è un termine, preso in prestito dalla filosofia, che indica la rappresentazione delle entità appartenenti al mondo/dominio (che si vuol descrivere) e di come queste siano correlate tra loro. Una ontologia può contenere descrizioni di classi, proprietà e loro istanze ed ha una semantica ben formalizzata. I linguaggi utilizzati per descrivere ontologie possono essere: SHOE, XOL, RDF, DAML+OIL e OWL Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

46 CM: Ontologie (2) Il linguaggio di riferimento attuale per le ontologie è OWL (W3C) Vantaggi di OWL [Gu]: la maggior espressività rispetto agli altri linguaggi basati su RDF; condivisione della conoscenza sul contesto tra sistemi diversi, cioè l ottimo grado di interoperabilità; supporta processi automatici di reasoning. Sub-class-of Person Entity is-located-in Sub-class-of Place <owl:ontology rdf:about=""/> <owl:class rdf:id="person"> <rdfs:subclassof> <owl:class rdf:id="entity"/> </rdfs:subclassof> </owl:class> <owl:class rdf:id="place"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#entity"/> </owl:class> <owl:objectproperty rdf:id="is-located-in"> <rdfs:range rdf:resource="#place"/> <rdfs:domain rdf:resource="#person"/> </owl:objectproperty> Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

47 CM: Reasoning Ragionamento automatico sulle informazioni contenute dal modello per inferire ulteriori proprietà del contesto corrente. Reasoning basato su regole pre-definite: Logica del primo ordine (predicati del 1 ordine) Logiche temporali (quando la variabile temporale è importante) Description logic (per trattare gerarchie complesse) Fuzzy logic (per dati contestuali incerti, ancora non molto usata) Reasoning su ontologie basato sulla sintassi del linguaggio (ad es. OWL o RDF) Approccio ibrido: regole più ontologie Forme di apprendimento automatico basato su reti bayesiane o neurali (approccio complesso) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

48 CM: Approccio ibrido (1) Sfruttare le potenzialità del reasoning su ontologie con l aggiunta delle regole Esempio di reasoning su OWL: Premessa: is-close-to è una TransitiveProperty Contesto pre-reasoning: Instance-of Anna is-close-to Ada Ada is-close-to Mario Mario Contesto post-reasoning Anna is-close-to Mario Anna Esempio di reasoning su regole (logica 1 ordine): Premessa: regola1 - IF x type Person AND y type Person AND x is-located-in Casa AND y is-located-in Casa -> x is-close-to y Contesto pre-reasoning: Mario is-located-in Casa Anna is-located-in Casa Contesto post-reasoning Mario is-close-to Anna Is-close-to (transitive property) Instance-of Person Instance-of Place Casa Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/ Ada Is-located-in Instance-of

49 CM: Approccio ibrido (2) Esempio di reasoning ibrido: Premessa: OWL: is-close-to è una TransitiveProperty Regola1 : IF x type Person AND y type Person AND x is-located-in Casa AND y is-located-in Casa -> x is-close-to y Contesto pre-reasoning: Mario is-located-in Casa Anna is-located-in Casa Anna is-close-to Ada Contesto post-reasoning Mario is-close-to Anna (in base a regola1) Mario is-close-to Ada (in base alla transitività) Instance-of Mario Anna Is-close-to (transitive property) Instance-of Person Place Instance- Ada Is-located-in Instance-of Casa Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

50 Context Consumer (1) Il termine Context Consumer si riferisce in modo generico a entità (e.g. applicazioni, controllori) che fanno uso dei dati contestuali per adattare il proprio comportamento al contesto. Possibili modalità di adattamento: adattamento del comportamento al contesto dell utente (ad esempio adattamento del contenuto presentato all utente); fornire servizi di assistenza context aware (e.g. fornire informazioni in modo automatico o proattivo); fornire supporto al lavoro collaborativo (e.g. condivisione di risorse) e decision support; riconfigurare l ambiente fisico e/o strumentale (e.g. regolazione temperatura, luci, audio, video, etc.) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

51 Context Consumer (2) Meccanismi di adattamento al contesto: Due fasi: Decisione in base al contesto Rule based: il comportamento adattativo è definito in base ad una serie di regole, che associano a determinati contesti le azioni opportune. Tali regole sono generalmente espresse in termini di condizioni ed azioni. La valutazione è effettuata dal Rule Engine. Machine learning: apprendere il comportamento più appropriato nei differenti contesti basandosi sull esperienza passata Esecuzione dell azione/i Strettamente dipendente dal dominio applicativo (agenti, servizi) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

52 Progetto Kamer Knowledge Management in Ambient Intelligence: technologies enabling the innovative development of Emilia Romagna Sistemi Telematici AA 2005/ /05/2006

53 Il progetto KAMER Knowledge Management in Ambient Intelligence: technologies enabling the innovative development of Emilia Romagna Progetto biennale finanziato dalla Emilia Romagna a cui partecipano: HP Italia, CNIT, UCSC Piacenza. L obiettivo principale è definire nuovi modelli e tecnologie di AmI e Context Awareness che supportino lo scambio di conoscenza tra individui in mobilità. Uno scenario individuato per testare i risultati di tale ricerca è rappresentato dai turisti che visitano il centro storico di Piacenza. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

54 Lo scenario PiacenzaCityGame Gruppo di turisti dotati di palmare che visitano il centro di Piacenza Percorrono percorsi personalizzati in base al loro profilo (preferenze) e alle condizioni meteo Usufruiscono di contenuti audio/video georeferenziati Possono dialogare tra loro con un sistema di IM che crea community virtuali dinamiche Usufruiscono e contribuiscono alla creazione di una base reputazionale di conoscenza sui servizi turistici della città (ad es. ristoranti). Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

55 Funzionalità del sistema Scelta dell itinerario del turista in base al suo profilo e ai dati ambientali Proposizione di contenuti turistici (audio/testo) in base alla posizione dell utente calcolata con GPS (outdoor) e RFID (indoor); Gestione di un sistema arricchito di IM che rileva per ogni utente eventuali altri turisti nelle sue vicinanze per creare community, rilevando anche l attività corrente di ciascuno; Gestione di un sistema di reputazione dei ristoranti del centro. Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

56 Architettura Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

57 Context Management Funzionalità del Context Manager (CM) : Acquisizione dei dati da sorgenti esterne (e.g Web Service) e conversione in un formato xml comune Creazione/Aggiornamento del modello di contesto Reasoning sui dati di contesto, basato su regole esterne, per inferire ulteriori informazioni contestuali di alto livello (ad es. attività e contesto sociale) Delivery delle informazioni contestuali alla applicazione web sia in modalità push (richiesta/risposta) che in modalità pull (publish & subscribe) Gestione distribuita delle informazioni contestuali degli utenti tra due istanze del Context Manager uno centrale e uno dedicato per un museo (scenario indoor) Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

58 Architettura CM Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

59 Dettagli implementativi Modulo sviluppato in J2EE su Tomcat 5.5 e MySql 4.2 La comunicazione tra le due istanze di CM e tra CM e applicazione web è realizzata tramite web services (SOAP). I dati di contesto sono rappresentati in xml secondo uno Schema Kamer condiviso Il modello di contesto è realizzato attraverso una ontologia scritta in linguaggio OWL memorizzata nel database La gestione del modello di contesto ed il reasoning è effettuato utilizzando la libreria Jena (API Java) La trasformazione del formato dei dati contestuali tra lo Schema Kamer e OWL è realizzato tramite XSLT Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

60 Component Diagram Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

61 L equipment del turista Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

62 Piacenza City Game La mappa geografica del PCG... Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/

63 Riflessioni finali Alcune delle problematiche da affrontare: la standardizzazione di modelli di rappresentazione del contesto basati su ontologie, allo scopo di facilitare il knowledge sharing e ridurre lo sforzo necessario per la progettazione di ontologie ad hoc per sistemi AmI specifici la gestione della qualità dei dati di contesto Oltre a queste problematiche di carattere tecnologico, la progettazione di un sistema di context awareness dovrà tener conto dei seguenti requisiti di alto livello: controllo da parte dell utente, ovvero permettere all utente di poter definire il comportamento adattativo delle applicazioni context-aware, in base ai propri requisiti protezione della privacy degli utenti: la raccolta e gestione dei dati di descrizione del contesto deve essere fatta con metodologie e tecniche che garantiscono il più possibile la privacy degli utenti Sistemi Telematici Ambient Intelligence 23/05/