«Σχεδιασμός και υλοποίηση μιας οντολογίας για την μοντελοποίηση του προφίλ χρηστών σε εφαρμογές διάχυτου υπολογισμού

1. ΢ΧΕΔΙΑ΢ΜΟ΢ ΚΑΙ ΤΛΟΠΟΙΗ΢Η ΜΙΑ΢ ΟΝΣΟΛΟΓΙΑ΢ ΓΙΑ ΣΗΝ ΜΟΝΣΕΛΟΠΟΙΗ΢Η ΣΟΤ ΠΡΟΦΙΛ ΧΡΗ΢ΣΩΝ ΢Ε ΕΦΑΡΜΟΓΕ΢ ΔΙΑΧΤΣΟΤ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΜΟΤ
•ΕΤ΢ΣΑΘΟΠΟΤΛΟ΢ ΑΓΓΕΛΟ΢-΢ΕΡΑΦΕΙΜ ΑΜ 649
•ΚΑΘΗΓΗΣΗ΢: ΓΚΟΤΜΟΠΟΤΛΟ΢ ΧΡΗ΢ΣΟ΢
ΠΑΣΡΑ 19 ΢ΕΠΣΕΜΒΡΙΟΤ 2013
ΣΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΤΣΙΚΟ ΙΔΡΤΜΑ ΠΑΣΡΩΝ ΢ΧΟΛΗ ΔΙΟΙΚΗ΢Η΢ ΚΑΙ ΟΙΚΟΝΟΜΙΑ΢ ΣΜΗΜΑ ΕΠΙΧΕΙΡΗΜΑΣΙΚΟΤ ΢ΧΕΔΙΑ΢ΜΟΤ ΚΑΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΩΝ ΢Τ΢ΣΗΜΑΣΩΝ
ΠΣΤΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑ΢ΙΑ

2. Διάχυτοσ υπολογιςμόσ (Pervasive Computing)
•Οραματιςτισ του ο Mark Weiser.
•Εξζλιξθ του κινθτοφ υπολογιςμοφ (mobile computing).
•Ενςωμάτωςθ μικροεπεξεργαςτϊν ςε αντικείμενα του περιβάλλοντοσ.
•Συςτιματα «πανταχοφ παρόντα» με χριςθ και διαςφνδεςθ αςφρματων και ενςφρματων δικτφων και αιςκθτιρων (πχ internet).
•Αλματϊδθσ εξζλιξθ λόγω τθσ εξάπλωςθσ φορθτϊν υπολογιςτϊν (smartphones ,laptops, tablets ).

3. Χαρακτθριςτικά διάχυτων ςυςτθμάτων
•Αορατότθτα. Ιδανικά θ πλιρθσ εξαφάνιςθ του ςυςτιματοσ από το χριςτθ. Το ςφςτθμα υπθρετεί τον χριςτθ χωρίσ να του αποςπά τθν προςοχι.
•Δυνατότθτα ανάπτυξθσ. Οι χριςτεσ αυξάνονται ,οι τεχνολογίεσ (internet bandwidth,επεξεργαςτζσ) βελτιϊνονται ,το ςφςτθμα πρζπει να αναπτφςςεται αναλόγωσ.
•Προςαρμογι ομοιόμορφα ςε διάφορα περιβάλλοντα, διαφορετικισ πολυπλοκότθτασ ,οργάνωςθσ και ευφυΐασ- αναγκϊν (πχ γραφεία, εργοςτάςια ).
•Επίγνωςθ του πλαιςίου χριςτθ(context aware).Γνϊςθ των χαρακτθριςτικϊν ,αναγκϊν του χριςτθ και του γφρω περιβάλλοντόσ του (πχ όνομα ,επϊνυμο, κατοικία, κακθμερινζσ ςυνικειεσ και επαφζσ του).

4. Τεχνολογίεσ Διάχυτου Υπολογιςμοφ
•Πρόκειται για ζνα ι περιςςότερα προγράμματα υπολογιςτι που κινοφνται ελεφκερα ςε ζνα ςφςτθμα (mobile agent platform) εκτελϊντασ αποςτολζσ εκ μζρουσ του ςυςτιματοσ ι του χριςτθ.
•Αποκεντρϊνει τα κλαςςικά client -server ςυςτιματα ,εξιςορροπϊντασ το φόρτο εργαςίασ .
•Ακριβϊσ για αυτό ιδανικι για διάχυτα ςυςτιματα.
Mobile security agent
•Πράκτορασ αςφαλείασ του ςυςτιματοσ για απειλζσ που προζρχονται από άλλο πράκτορα, από το ςφςτθμα ι εκτόσ αυτοφ.
Mobile agent platforms
•Διάφορεσ πλατφόρμεσ με διαφορετικζσ χριςεισ , όπωσ Grasshopper, Alma beans , Aglets(java based), Pervasive Information Community Organization (PICO) κ.ά
1. Κινθτόσ πράκτορασ (mobile agent)

5. 2. Δίκτυα αιςκθτιρων
•Ανάπτυξθ και εφαρμογι ζξυπνων ςυςκευϊν ανίχνευςθσ δεδομζνων περιβάλλοντοσ ςε μια περιοχι (από ζνα ςπίτι μζχρι το διάςτθμα).
•Εξαιρετικά χριςιμα ςε διάχυτα ςυςτιματα, όπου λζγονται και κόμβοι .
•Φκθνοί , χαμθλισ επεξεργαςτικισ ιςχφοσ , ςτζλνουν δεδομζνα (πχ κερμοκραςία, πίεςθ) ενςφρματα ι αςφρματα ςε ιςχυρότερο ςτακμό βάςθσ προσ επεξεργαςία.
•Εφαρμογζσ για παρακολοφκθςθ δεδομζνων ςτα πεδία των μαχϊν, ςε ςειςμικζσ ζρευνεσ, ςε επικίνδυνα για πυρκαγιά δάςθ ,δθμόςια ζργα (γζφυρεσ), νοςοκομεία ,βιοτόπουσ κ.ά.
Λογιςμικά ςυςτιματα δικτφων αιςκθτιρων
•Προγραμματίηουν δυναμικά κόμβουσ αιςκθτιρων, χρθςιμοποιϊντασ εικονικζσ μθχανζσ και κινθτοφσ πράκτορεσ.
•Υπάρχουν διάφορα ,όπωσ οι Mate ,SensorWare, Deluge , Agilla κ.ά

6. 3. Εφαρμογζσ
1. Διάχυτο ςφςτθμα παρακολοφκθςθσ θφαιςτείου
OASIS
•Eπιτόπου παρακολοφκθςθ κερμοκραςίασ, πίεςθσ ,δονιςεων με αςφρματουσ αιςκθτιρεσ του θφαιςτείου τθσ Αγίασ Ελζνθσ.
•Συνεργαςία με ςφςτθμα GPS και λογιςμικό εδάφουσ Sensorweb του Jet Propulsion Laboratory (JPL) και δορυφόρο EO-1.
2. Διάχυτθ πλατφόρμα εξατομικευμζνθσ τριτοβάκμιασ εκπαίδευςθσ
•Προςαρμόηει τα περιεχόμενα των μακθμάτων ςτισ ανάγκεσ ,ενδιαφζροντα και υπόβακρο του φοιτθτι.
•Χρθςιμοποιεί το ςφςτθμα κινθτοφ πράκτορα PICO.
•Οι πράκτορεσ αυτό-οργανϊνονται ανταλλάςςουν δεδομζνα και βοθκοφν το ςφςτθμα να κζςει πρόγραμμα βακμολογίασ ςτο φοιτθτι.

7. Οντολογίεσ
Οντολογία είναι μια τυπικι, ρθτι προδιαγραφι μιασ κοινισ επίνοιασ.
•Πρϊτθ αναφορά από Πλάτωνα ,Παρμενίδθ, Αριςτοτζλθ.
•Σχεδιαςτικι οπτικοποίθςθ τθσ λειτουργίασ ενόσ ςυςτιματοσ.
Κατθγορίεσ ωσ προσ τθν
i.Ζκφραςθ (άκρωσ/μερικϊσ Άτυπθ, μερικϊσ /αυςτθρϊσ Συπικι).
ii.Σεχνικι μοντελοποίθςθσ με (Λογικι 1θσ τάξθσ, Περιγραφικι λογικι πχ OWL, Λογιςμικό UML και γλϊςςα OCL, Βάςεισ δεδομζνων-ER diagrams).
iii.Χριςθ Γνώςθσ (Εργαςιακοφ χϊρου, Οντολογίεσ ςτόχων, Οντολογίεσ περιοχισ, Γενικζσ οντολογίεσ).
iv.Εςωτερικι δομι (Απλά λεξιλόγια, Γλωςςάρια, Θθςαυροί, Άτυπεσ/Επίςθμεσ ιεραρχίεσ, Πλαίςια, Περιοριςμοφ αξίασ /λογικισ).

8. Χαρακτθριςτικά οντολογιών
i.Κλάςεισ ι ζννοιεσ με υποκλάςεισ (πχ θ ζννοια αυτοκίνθτο /μπερλίνα).
ii.Ρόλοι ι ιδιότθτεσ των κλάςεων (πχ Peugeot 508).
iii.Περιοριςμοί ιδιοτιτων ρόλων (πχ δεν πετάει).
iv.΢χζςεισ (μεταξφ εννοιϊν πχ οι μπερλίνεσ ανικουν ςτα αυτοκίνθτα).
Κφκλοσ ηωισ οντολογιών.

9. Αρχζσ ςχεδίαςθσ
i.΢αφινεια (αντικειμενικοί ςαφείσ όροι, φορμαλιςμόσ).
ii.΢υνοχι ςυνζπεια ςυμπεραςμάτων με τουσ οριςμοφσ.
iii.Επεκταςιμότθτα όρων χωρίσ ανακεϊρθςθ υπαρχόντων.
iv.Απλι Κωδικοποίθςθ επίνοιασ για χριςθ από κινθτοφσ πράκτορεσ.
v.Περιοριςμζνθ εξειδίκευςθ (για να γίνεται από κάκε χριςτθ μετά).
vi.Απεικόνιςθ ςυναφϊν εννοιϊν με τισ ίδιεσ αρχζσ.
vii.Συποποίθςθ των ονομάτων ςφμφωνα με τθν ονοματολογία.

10. Εργαλεία ανάπτυξθσ οντολογιών
Γλώςςεσ προγραμματιςμοφ
Από τθ CyCL (1990) ζωσ τθν OWL (2003)που κα χρθςιμοποιιςουμε.
Ειδικό λογιςμικό
Διάφορα υπάρχουν όπωσ EvoOntis, Altova SemanticWorks, Amine, The Apelon DTS, DOME, FlexViz, Knoodl αλλά εδϊ κα χρθςιμοποιιςουμε τo Protégé.

11. Μοντελοποίθςθ προφίλ χριςτθ διάχυτου περιβάλλοντοσ
Χρθςιμοποιοφμε OWL και Protégé για τισ οντολογίεσ και το project Atraco για τθ ςχεδίαςθ του περιβάλλοντοσ.
Φάςεισ ςχεδιαςμοφ περιβάλλοντοσ
i. Προδιαγραφι
ii. Σφλλθψθ
iii. Υλοποίθςθ
iv. Αξιολόγθςθ
Βλζπουμε δίπλα τισ
i. Κλάςεισ (πορτοκαλί)
ii.Ιδιότθτεσ Αντικειμζνων (μπλε)
iii.Ιδιότθτεσ Τφπου Δεδομζνων
(πράςινο)

12. ΢τατικά χαρακτθριςτικά χρθςτών
Το προφίλ του χριςτθ ζχει
i.Ζνα μόνιμο υπο-προφίλ
(όνομα, βάροσ, φφλο, αναπθρίεσ,
γείτονεσ)
ii. Πολλά προςωρινά υπο-προφίλ
(ανάλογα τθσ ενζργειασ του χριςτθ,
προτιμιςεισ εφαρμογισ,
περιβάλλοντοσ κ.ά,
Ανάλογα τον τόπο, χρόνο,
διάκεςθ χριςτθ κλπ
(πλαίςιο χριςτθ)

13. Επζκταςθ προτιμιςεων χριςτθ
Παρακάτω βλζπουμε τισ προτιμιςεισ χριςτθ (πχ μουςικισ, υπθρεςιϊν) και τισ μεταξφ τουσ ςχζςεισ ςε πλιρθ επζκταςθ.

14. Μοντελοποίθςθ προφίλ χριςτθ ςυςτιματοσ πλοιγθςθσ
Μοντελοποίθςθ ςυςτιματοσ πλοιγθςθσ .
Ικανότθτεσ χριςτθ
i. ΢υνειδθτι πλοιγθςθ με πλιρθ γνϊςθ περιβάλλοντοσ.
ii. Χωρικι Ικανότθτα ,προςανατολιςμόσ, απεικόνιςθ και ςχζςεισ.
iii. Εφρεςθ Διαδρομισ , ειδικά ςε άγνωςτο χϊρο.

15. Γενικι αρχιτεκτονικι ςυςτιματοσ
i. Τπθρεςία πλοιγθςθσ (διεπαφι χριςτθ με υπόλοιπο ςφςτθμα) .
ii. Οντολογία πλοιγθςθσ (ζννοιεσ χωρικισ πλοιγθςθσ ).
iii. Οντολογία χρθςτών πλοιγθςθσ
(κατθγοριοποίθςθ χρθςτϊν με βάςθ
χαρακτθριςτικά)
iv. ΢υμβολικό ςφςτθμα εντοπιςμοφ κζςθσ και προοριςμοφ χριςτθ.
v.Σοπολογία Εςωτερικοφ Χώρου
(αναπαράςταςθ εςωτερικοφ χϊρου).
vi. Αλγόρικμοσ δρομολόγθςθσ (υπολογιςμόσ βζλτιςτθσ οδοφ ανάμεςα ςε δφο ςθμεία).

16. Ιδιότθτεσ χρθςτϊν πλοιγθςθσ
Παρακάτω βλζπουμε τα χαρακτθριςτικά των εννοιών οντολογίασ χριςτθ ( πχ όνομα θλικία , τυφλότθτα , εγκυμοςφνθ κλπ).
Όνομα έννοιας Χαρακτηριστικό Σχέση Περιγραυή User hasName canWalk isBlind hasCardiopathy isLazy isPregnant hasAge Πεπιγπάθει ηα βαζικά σαπακηηπιζηικά ενόρ σπήζηη LazyUser Αποηελεί εξειδίκεςζη ηηρ κλάζηρ User (defined κλάζη) BlindUser « PerceptuallyResctrictedUser « PhysicallyResctrictedUser « HandicappedUser « PregnantUser « CardiopatheticUser «

17. Προφίλ χριςτθ πλοιγθςθσ
i. Γενικά ΢τοιχεία (θλικία, φφλο, κατοικία κλπ).
ii.Πνευματικά χαρακτθριςτικά (ςυνείδθςθ, ικανότθτα προςανατολιςμοφ, μνιμθ, εκτζλεςθ υπολογιςμϊν).
iii.Αιςκθτθριακζσ ικανότθτεσ (οπτικι οξφτθτα, αντίλθψθ ιχων) .
iv.Κινθτικότθτα χριςτθ (πλιρωσ ελεγχόμενθ, με βοικεια τρίτου ι με αμαξίδιο).
v. Προτιμιςεισ πλοιγθςθσ χριςτθ (πχ ιδιαίτερεσ προτιμιςεισ ςυντομότερων διαδρομϊν).
vi. Προτιμιςεισ διεπαφισ χριςτθ (ανάλογα τθ ςυςκευι, κινθτό, τθ μορφι πλθροφορίασ- ζντυπθ κλπ).

18. ΤΕΛΟΣ!!