INTRODUCCIÓN Y MOTIVACIÓN “Our preliminary approach: Activate the world Provide hundreds of wireless computing devices per
11) Juegos ubicuos (pervasive games) Aunque podrían considerarse parte de las aplicaciones de ocio, los juegos pervasivos merecen un apartado especial dentro de las
1.4 Estructura del documento.
El presente documento está dividido en ocho capítulos; obviando este primer capítulo introductorio, el resto del documento queda como sigue:
El Capítulo 2 es el resultado de una actividad de vigilancia tecnológica mantenida durante los cinco últimos años, que ha llevado a disponer de una base de datos de de servicios, en la que, mes a mes, se han registrado nuevos servicios y aplicaciones móviles. El capítulo se plantea como una revisión de la presencia de características “contextuales” en la oferta comercial actual de servicios móviles. Para ello, se exploran, en primer lugar, los servicios basados en localización, aquellos que utilizan el conocimiento de la posición de usuarios o entidades para adaptar su comportamiento. Utilizando un modelo de análisis que contempla aspectos de usuario, tecnológicos y de negocio, se analizan diferentes LBS, que posteriormente se agrupan en una taxonomía
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funcional que permite observar cuáles han sido las áreas de desarrollo de este tipo de servicios. Posteriormente, se identifica un conjunto de funcionalidades contextuales, y se revisa la base de datos de servicios, evaluando en cada uno de ellos el nivel de implementación de cada una de las funcionalidades. El Capítulo concluye con una valoración de los aspectos que limitan o complican la generalización de los servicios móviles basados en contexto.
El Capítulo 3 revisa el estado del arte de las tecnologías que facilitan la gestión del contexto. Quedan fuera de este capítulo las tecnologías de adquisición y fusión, que se comentan explícitamente en los capítulos centrales de la Tesis. Por tanto, el tercer capítulo, de estado del arte, comienza explicando las peculiaridades del concepto de contexto a través de las definiciones de un número relevante de autores. Posteriormente, describe tres problemas tecnológicos determinantes en la provisión de servicios contextuales: el modelado de contexto (desde los modelos clave-valor hasta las ontologías), el razonamiento y la toma de decisiones (que engloban técnicas lógicas basadas en predicados y probabilistas) y, por último, el diseño de arquitecturas (que evolucionan del acceso directo al sensor de las primeras aplicaciones a middlewares o arquitecturas de pizarra). Una vez comentados estos tres aspectos, fundamentales para describir cualquier sistema, se comentan, de forma comparada, varias plataformas para provisión de servicios contextuales. De esta manera, el Capítulo 3 pretende introducir los conceptos generales y describir la situación actual de desarrollo de plataformas/sistemas/arquitecturas de provisión de servicios, que después se utilizarán específicamente en el Capítulo 7.
El Capítulo 4 contiene una propuesta de arquitectura de fusión de tecnologías para facilitar el diseño de sistemas y aplicaciones contextuales. El capítulo comienza con una breve revisión de los conceptos básicos de fusión y su relación con la información de contexto, e incluye un repaso a algunos de los modelos tradicionales de fusión (entre los que figura el JDL, base de este trabajo). Seguidamente, se analiza el uso de técnicas de fusión multisensor en diferentes plataformas contextuales, determinando que su presencia es mayor en sistemas dedicados exclusivamente a gestionar la posición, y que además la implementación de los algoritmos de fusión es aún limitada. La propuesta de arquitectura se enmarca en una definición de conceptos básicos (“misión de sistema o de aplicación”, “imagen de contexto”, “instancia de contexto”, “calidad de contexto”). En esta arquitectura, el problema de inferencia de contexto se concibe como uno de clasificación, en el que, a partir de unos datos de entrada y de un procesamiento determinado, se termina por comparar el resultado con un patrón (en este caso, “contexto”). De esta forma, la calidad de contexto se entiende como la capacidad del sistema de elegir el patrón que más se ajusta a la realidad. El proceso se basa en la capacidad de la aplicación de determinar la información que necesita (conjunto de descriptores que forman la “imagen de contexto”) periódicamente, y de sus posibilidades de valorar la información que recibe. Con los datos/requisitos procedentes de la aplicación, el sistema (centralizado, distribuido o residente en el terminal de usuario) podrá de “instanciar” la imagen de contexto requerida por la aplicación, a partir de los datos recogidos por los sensores del entorno y de los dispositivos móviles capacitados. Esa instanciación (al igual que la imagen misma), tiene tiempo de caducidad, y se recompone siguiendo el ritmo que marque la aplicación.
En el Capítulo 5 se particularizan las ideas presentadas en la arquitectura de fusión para gestionar el proceso de estimación de la posición. Dada la diversidad tecnológica actual
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en lo que respecta a redes de comunicaciones y a tecnología integrada en los dispositivos móviles, la fusión de datos procedentes de fuentes diversas, la gestión de algoritmos adaptados a las condiciones del dispositivo a localizar y el diseño de interfaces (APIs) adecuadas, pueden suponer un salto cualitativo en el desarrollo de servicios móviles. El Capítulo 5 describe la problemática de la localización en interiores como un problema de estimación y en particular, como uno de clasificación o reconocimiento de patrones: el entorno se divide en zonas de granularidad determinada por la aplicación, en muchas ocasiones jerárquicas, y la evaluación de la calidad de contexto se traduce en “acertar” la zona en la que se encuentra el terminal, mientras que la precisión viene dada por la granularidad del diseño. Para resolver el problema de estimación, se plantea el uso de diversas tecnologías que, aunque pensadas para comunicaciones, proporcionan señales que, convenientemente tratadas, pueden llevar a obtener un valor de posición con una calidad de servicio suficiente. El modelo recoge diversas estrategias (posicionamiento celular puro o de identificación de celda, multicelular basado en modelo de canal o huella, etc.) y las ejemplifica a través de las tecnologías disponibles y posteriormente utilizadas (WiFi, RFID HF y Bluetooth). En las secciones finales del capítulo se revisa la arquitectura del Capítulo 4 bajo la óptica del problema concreto de cálculo de la posición.
Los conceptos e ideas presentadas hasta este punto se plasman en CASanDRA (Framework for Managing Context Acquisition Services and Decision and Reasoning
Algorithms), una plataforma de adquisición de contexto cuyo objetivo es ofrecer
servicios a diferentes niveles de abstracción que proporcionen información fácilmente consumible por las aplicaciones (o por plataformas específicas de gestión de servicios contextuales). CASanDRA se describe en el Capítulo 6, en el que se detalla su arquitectura, sus funcionalidades y las tecnologías incorporadas. Los servicios que actualmente están integrados en CASanDRA no sólo son de posición; parámetros ambientales (temperatura, luz, presión), biológicos (frecuencia cardiaca) y de movimiento (derivados del uso de acelerómetros) también están disponibles. Todos ellos se describen (incluyendo los algoritmos y la infraestructura necesaria para acometerlos) en este capítulo sexto, que concluye comentando la integración de los servicios con dos plataformas de provisión de servicios contextuales externas (una comercial y otra open source).
Sobre CASanDRA se ha explorado el diseño de servicios contextuales para varios entornos: una feria de muestras o recinto de exposiciones y el hogar de un mayor. Adicionalmente, se ha efectuado un despliegue para un espacio de trabajo, que no se ha incluido en el documento en todo su detalle. En el Capítulo 7 se presentan, pues, estos despliegues y prototipos, cómo y para qué se han diseñado y qué servicios se han implementado. Desde el punto de vista del desarrollo de servicios contextuales, se han explotado las posibilidades de los servicios web, fácilmente accesibles a través de un navegador móvil y por tanto, menos complicados en lo que respecta a los efectos de la diversidad de dispositivos. También se han integrado sensores virtuales mediante servicios que se conectan a las APIs propuestas por algunos de los proveedores de servicios Web 2.0. Adicionalmente, en el primero prototipo desplegado se describe un pequeño análisis de la experiencia de usuario. Se describe también la arquitectura de los sistemas y la particularización de los sistemas que componen la arquitectura de fusión. La Tesis finaliza con el Capítulo 8, que recoge las conclusiones del trabajo y las propuestas de líneas de investigación futuras.
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Dada la diversidad de temas tratados, se proponen a continuación algunos “modos de lectura” de la Tesis, por si resultaran orientativos a la hora de abordar la lectura del documento. Así, el lector interesado en el estado comercial de los servicios móviles, puede encontrar información de generación de servicios durante el período 2003-2008 (junto con clasificaciones y análisis) en el Capítulo 2 (y en el Anexo relacionado). El lector que busque una revisión general de tecnologías y retos referidos al desarrollo de sistemas y servicios contextuales, la encontrará en el Capítulo 3. En este mismo Capítulo se revisa el estado del arte de las plataformas de provisión de servicios contextuales que se han encontrado especialmente relevantes.
Por su parte, el lector familiarizado con la fusión multisensor podrá obviar la lectura de las secciones introductorias del Capítulo 4 (dedicadas a revisar conceptos básicos y modelos de fusión generales); quizás preferirá detenerse en la Sección 4.3, que repasa el estado del arte de aplicación de los principios de fusión multisensor al problema de la provisión de servicios contextuales, y en la Sección 4.4, que recoge la propuesta de arquitectura de fusión realizada en esta Tesis.
Si se busca información acerca de aspectos prácticos de desarrollo de plataformas de provisión de servicios contextuales, en el Capítulo 6 está disponible la experiencia adquirida en esta Tesis (el Capítulo explica las características de la plataforma de fusión -CASanDRA). Además, en los apartados centrales de las Secciones 7.2 y 7.3, se ejemplifica su particularización a problemas de desarrollo concretos.
En caso de que el interés del lector sean los métodos de posicionamiento en interiores, el Capítulo 5 explica las particularidades del proceso cuando se acomete utilizando tecnologías que permiten la medida de la potencia de señal recibida, y propone diferentes usos cooperativos de dichas tecnologías, para mejorar la precisión y la disponibilidad. En el Capítulo 6 podrá encontrar la implementación práctica de varios servicios híbridos de posicionamiento.
Varios capítulos, además del tercero (en concreto el 4, el 5 y el 7) incluyen revisiones de estado del arte de aspectos directamente relacionados con el enfoque de cada parte del trabajo.
Para terminar, si el lector estuviera interesado en los sistemas ambientales de asistencia en el hogar (para mayores o personas dependientes), la Sección 7.3 revisa el estado del arte y describe el diseño del despliegue realizado durante el desarrollo de esta Tesis.