MW4G Atividades UFRGS julho de 2009 Coimbra, Portugal

1. MW4G Atividades UFRGSjulho de 2009Coimbra, Portugal

2. Participantes • Professores • Grupo GPPD UFRGS • Cláudio Geyer • Grupo Redes UFRGS • João Netto • Luciano Gaspary • Grupo UCPel • Adenauer Yamin

3. Participantes • Alunos • Luciano Cavalheiro da Silva • doutorando; mw, adaptação • Cristiano Costa • doutorando; mw, modelo, contexto • Diego Midon Pereira • Mestrando; redes adhoc para difusão

4. Participantes • Valderi R. Q. Leithardt • Doutorando; sensores com RFID • Mateus Madail Santin; • Doutorando; sensores na área médica

5. Continuum: Uma Infra-estrutura de Software Sensível ao Contexto e Baseada em Serviços para a Computação Ubíqua • Cristiano André da Costa • Cláudio Fernando Resin Geyer • Orientador julho de 2009

6. Computação Ubíqua (ubicomp) • Tecnologia que se integra ao cotidiano • Computadores que desaparecem no entorno • Acesso de qualquer lugar e a todo o tempo • Variados dispositivos • Adaptação contínua ao ambiente com uso das informações de contexto (WEISER, 1991)

7. Desafios • Sistemas Distribuídos: heterogeneidade, escalabilidade, dependability e segurança • Computação Móvel: privacidade, confiança, interoperação espontânea, mobilidade, sensibilidade ao contexto e gerência de contexto • Computação Ubíqua: interação transparente com o usuário e invisibilidade (COSTA, 2008)

8. Problemas • Como atingir a visão de Mark Weiser sobre computação ubíqua? • Como endereçar os desafios da ubicomp? • É possível facilitar o desenvolvimento de software para esse cenário da ubicomp? • De que maneira pode-se permitir o acesso aos dados e aplicativos todo tempo e de qualquer lugar?

9. Tese defendida • O uso de uma infra-estrutura de software especificamente direcionada à ubicomp pode reduzir a distância entre a visão de Weiser e o cenário atual da computação distribuída.

10. “Programa que suporta a mediação entre componentes de software, promovendo a interoperabilidade entre estes componentes através de plataformas heterogêneas e variados níveis de recursos” (ADELSTEIN et al., 2005) “Ambientes compostos de APIs, interfaces com o usuário e ferramentas que simplificam o desenvolvimento e a gerência de software em um domínio específico” (BERNSTEIN et al., 1996) Objetivos • Propor uma Infra-estrutura de Software para ubicomp • Uso de middleware e framework • Utilizar, integrar e expandir trabalhos já realizados pelo grupo de pesquisa na UFRGS, tais como ISAM e EXEHDA • Infra-estrutura de software como uma evolução do ISAM e EXEHDA

11. Usuários podem se deslocar livremente carregando os dados e aplicativos necessários, os quais podem ser utilizados de forma imperceptível e integrada com o mundo real Metáfora de ambiente virtual do usuário, em que dados e aplicativos “seguem” o usuário, podendo ser acessados independementemente da localização (AUGUSTIN et al., 2004) Sensibilidade ao contexto (Context Awareness): perceber os atributos do ambiente e do usuário, tais como localização física, estado emocional e história pessoal; Contexto(Context): qualquer informação que pode ser utilizada para caracterizar a situação de uma entidade (pessoa, lugar ou objeto). Foco específico • Lidar com questões relacionadas à sensibilidade ao contexo na ubicomp • Aplicar uma visão redefinida da semântica siga-me

12. Continuum • Proposta de infra-estrutura de software para a computação ubíqua • Do ponto de vista dos indivíduos, a infra-estrutura deve ser quase que imperceptível nas atividades diárias, mesmo que seu uso traga melhoras ao mundo real e mudanças no ambiente • O objetivo é criar um continuum entre a realidade e as melhorias oferecidas

13. ISAM • Visão desktop: aplicativos e dados do usuário são acessados de qualquer lugar • semântica siga-me • EXEHDA - foco em execução distribuída • ISAMAdapt - framework para linguagem de programação • Vários outros trabalhos: PRIMOS, DIMI, PerDiS, EPA, ... • (AUGUSTIN et al., 2004) 13

14. “Usuários podem ir para qualquer lugar carregando os dados e os aplicativos que desejam, os quais podem ser usados de forma imperceptível e integrada com o mundo real” Continuum • Evolução do Projeto ISAM • Considera requisitos apresentados • Arquitetura baseada em serviços • Redefinição da semântica siga-me 14

15. Aplicações Ubíquas Continuum Framework Suporte ao Continuum Framework Continuum Middleware plataforma de Hardware e Software Processo deDesenvolvimento Ambiente Integrado de Desenvolvimento API da Linguagem Aplicações Ubíquas Ferramentas de Desenvolvimento Outros Frameworks Ambiente em tempo de projeto Ambiente em tempo de execução 15

16. Arquitetura deSoftware Aplicações Ubíquas Espaço do Usuário Suporte ao Continuum Framework Distributed Execution Context Awareness Adaptation Management User Interaction Perfilamento de Execução Subsistemas Executor Communi-cator Discovery ContextDB Adaptation Control Cyber Foraging Interface Selector Trust Manager ... ... ... ... Serviços Plugáveis Sistema Operacional nativo Ambiente de Execução (runtime) Base Rede Pervasiva (sem-fio, cabeada ou qualquer outro tipo) 16

17. Modelando o mundofísico no Continuum • Modelar três principais entidades • Locais • Pessoas • Coisas • No desenvolvimento de aplicações modelar somente as entidades de interesse (DEY et al., 2001) 17

18. Escritório CoDimension abstração física do mundo real envolvendo todas as entidades modeladas CoCell representa um local. O grau de abstração é dependente da aplicação modelada CoPerson representa uma pessoa que está presente em uma CoCell CoNode representa um dispositivo que executa aplicações do usuário e utiliza serviços do Continuum Composição descreve um dispositivo que é parte constituinte da célula. Não pode ser movido. Agregação descreve uma cooperação estreita entre um dispositivo e uma CoCell. O dispositivo pode se mover. CoGadget representa um dispositivo que acessa as aplicações de maneira ad hoc. Ex.: PDAs, celulares, etc. CoMobi representa um dispositivo móvel. Tipicamente conectado via rede sem-fio e com capacidades limitadas Associação descreve um relação de fraco acoplamento. Nenhuma hierarquia é observada. CoBase representa um dispositivo encarregado de gerenciar CoCell(s) e interagir com as demais Relação não representadas: CoBase: composição CoCell: composição CoPerson: associação CoGadget: associação Modelando o mundo físico Cidade Bairro Casa 18

19. Sistema Operacional nativo Ambiente de Execução (runtime) Rede Pervasiva (sem-fio, cabeada ou qualquer outro tipo) Camada de Base • Sem compromisso com linguagem ou ambiente de execução • Diferente para CoGadgets • Limitações ISAM e EXEHDA • Web 2.0 e AJAX • Web 2.0 + SOA = Internet of Services (IoS) 19

20. Executor Communi-cator Discovery ContextDB ... Serviços Plugáveis • Cada serviço no middleware é um Web service • Modelo Software as a Service (SaaS) • Acessíveis a partir de nodos CoBase por padrão • Possibilidade de execução de serviços em diversos nodos (CoBase, CoNode e CoMobi) • CoGadget não executa serviços localmente 20

21. Arquitetura Distribuída de Serviços (CoDSA) CoDSA 21

22. Executor Communi-cator Discovery ContextDB ... Serviços Propostos • Dois tipos de serviços: • Derivados do EXEHDA: Tipo I • Novos serviços: Tipo II • Modelados através da UML • representa interface da WSDL 2.0 • Organizados em subsistemas • agrega serviços de propósito comum Distributed Execution Adaptation Management Context Awareness User Interaction 22

23. Modelo de Contexto • Baseado em ontologia • Representada em OWL • Definida conforme metodologia existente e aceita pela comunidade • Considerado o modelo mais promissor para representação de contexto • (NOY e McGUINNESS, 2001) • (BALDAUF et al., 2007)

24. Modelo de Contexto (cont.) representação do conhecimento Web semântica ontologia Lucas está no Auditório Verde Definição formal e explícita de vocabulário comum e suas relações em um domínio específico de discurso. (GRUBER, 2007) Extensão da Web orientada a humanos na qual significado é dado ao conteúdo de maneira que o software entende. (BERNERS-LEE et al., 2001)

25. Ontologia do Continuum

26. Armazenamento do Contexto • Banco de Dados Relacional • Eficiência • Interface de acesso (SQL / SPARQL) • Conversão de OWL em Modelo E-R • Dados históricos - grande volume de dados • Acesso distribuído - escalabilidade, disponibilidade

27. Conclusão • Poucas infra-estruturas de software consideram desafios necessários na Ubicomp • No passado Aura, Gaia, One.World e ISAM • Continuum proposto como evolução do ISAM • Emprega SOA, web services, middleware e framework • Considera requisitos atuais da área • Diversos serviços propostos 33

28. Conclusão (cont.) • Foco principal do trabalho é consciência de contexto • definido modelo de contexto • especificada uma ontologia • modelada uma forma de armazenar e localizar contexto • Definido modelo geral para sistemas conscientes de contexto • Proposta comparada com estado da arte 34

29. Trabalhos Futuros • Replicação e especialização de CoBase • Implementação de alguns serviços modelados • Estudo mais detalhado de aspectos de segurança, dependability e interação com usuário • Orientação às tarefas do serviço Ubiquitous Guru • Suportar redes de sensores • Tratar tipos específicos de contexto. Ex.: estado emocional 35

30. Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Informática Ambiente Virtual Para Computação Pervasiva Direcionado às Demandas do Projeto ISAM Por Matues Madail Santin {mateus@ufpel.tche.br} Orientador Prof. Dr. Cláudio Fernando Resin Geyer Julho de 2009 Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

31. Ambiente Virtual Para Computação Pervasiva Direcionado às Demandas do Projeto ISAM • Tema • Proposição de um ambiente virtual direcionado à Computação Pervasiva. • Tal ambiente deve dar suporte à interatividade de diferentes tipos de aplicações, à sensibilidade ao contexto e à adaptação. • Empregando este ambiente virtual, deverá ser possível desenvolver softwares customizáveis que atendam o perfil de interesse de diferentes usuários. Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

32. Ambiente Virtual Para Computação Pervasiva Direcionado às Demandas do Projeto ISAM • Objetivos • Modelar um ambiente virtual direcionado ao projeto ISAM • de forma integrada à arquitetura de software do CONTINUUM, • e que contemple aspectos de customização, contextualização e percepção da intenção do usuário. • Conceber aplicações pervasivas direcionadas à área da medicina para validar o ambiente virtual proposto para o Projeto ISAM; • Continuar participando ativamente em projetos relacionados com o tema que envolva a equipe de pesquisadores do ISAM. Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

33. Estudo de CasoHE-UFPEL/FAU & RUTE • Hospital Escola da UFPEL/FAU • Hospital de ensino aos acadêmicos da área de saúde • Atende a cidade de Pelotas e região • Ligado ao SUS (Sistema Único de Saúde) • Diversas especialidades médicas Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

34. Estudo de CasoHE-UFPEL/FAU & RUTE • Rede Universitária de Telemedicina • A Rede Universitária de Telemedicina (RUTE) é uma iniciativa do Ministério da Ciência e Tecnologia, • apoiada pela Financiadora de Estudos e Projetos (Finep) e pela Associação Brasileira de Hospitais Universitários (Abrahue) • e coordenada pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), • que visa a apoiar o aprimoramento de projetos em telemedicina já existentes e incentivar o surgimento de futuros trabalhos interinstitucionais Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

35. Estudo de CasoPIDI • Programa de Internação Domiciliar Interdisciplinar • Internação domiciliar aos pacientes com câncer independente da fase de evolução da sua doença • HE/UFPEL – Hospital Escola da UFPEL • Direcionado ao tratamento oncológico • Abordagem interdisciplinar • Agentes: • Equipe médica interdisciplinar • Cuidadores domésticos (familiares, etc.) • Ausência de monitoramento remoto de qualquer tipo Seminário CAPES/GRICES – Julho de 2009 slide

36. Cláudio Geyer / Valderi LeithardtRSFID Uma Solução Híbrida para a Redução de Consumo Energético em RSSFs (RSFID) Universidade Federal do Rio Grande do Sul UMA SOLUÇÃO HÍBRIDA PARA A REDUÇÃO DE CONSUMO ENERGÉTICO EM RSSFsRSFID Dr. Cláudio Fernando Resin Geyer Msc. Valderi R. Q. Leithardt geyer, vrqleithardt {@inf.ufrgs.br}

37. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt2/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Roteiro • Introdução • Conceitos RSSFs e RFID • Objetivos • Simulador • SensorLibras • Previsão de Publicações • Artigos Submetidos

38. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt3/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Introdução • Rede de Sensores Sem Fio • Muitos nós coletores de baixo custo • Um ou alguns nós “base”

39. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt4/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Introdução • Identificadores RFID estão sendo utilizados em animais, identificação e controle de orgãos e uma infinidade de aplicações;

40. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt5/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Conceitos Cenários onde RSSFs atuam

41. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt6/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Conceitos

42. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt7/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Conceitos Uma antena de rádio comum, ligada a um leitor, que emite um sinal para as etiquetas (também conhecidas por tags ou transponders) e recebe delas, alimentadas pelo campo eletromagnético da própria antena, informações contidas em seus chips.

43. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt8/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Objetivos Alguns objetivos específicos são: • Definição de um modelo para uso em uma rede híbrida combinando RFID e RSSFs; • Desenvolver estudos sobre a elaboração de uma arquitetura que se possa reutilizar a energia produzida pela tag RFID; • Desenvolvimento de algoritmos para o tratamento da concorrência, principalmente quando houver leitura e gravação da tag RFID inserida no sensor; • Estudos para adaptação de outras formas de comunicação ao modelo proposto; • Validar a lógica com protótipos de adaptação e usabilidade através de simulações; • Estudar e desenvolver melhorias do simulador Shox para redes de sensores sem fios; • Definir e implementar um modelo de sensor com RFID embutido; • Validar o modelo proposto através de simulações e experimentações;

44. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt9/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Objetivos A tese defendida propõe a integração da tecnologia RFID inserida no próprio sensor, aumentando o tempo de vida da bateria do nó sensor devido ao fato de não haver transmissão de dados através do sensor e sim a leitura da tag RFID, sendo proposto um tipo de transmissão passiva. Para simular a proposta, está sendo desenvolvido um modelo para o simulador para redes de sensores sem fios (SHOX), Este simulador foi desenvolvido por Tales Heimfarth do Instituto de Informática UFRGS.

45. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt10/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC Simulador SHOX É um simulador genérico, baseado em eventos, de rede de sensores, que tem como ponto central a simulação da comunicação entre os diferentes nodos da rede. Ele é similar ao conhecido simulador ns-2, porém, apresenta algumas vantagens.

46. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt11/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC SensorLibras • Língua Brasileira de Sinais (LIBRAS); • Computação Ubíqua; • Rede de Sensores sem Fios (RSSF). • Tradução Libras/Português (Datilologia) “Luva” wireless tradutora Libras/Português(Sun SPOT World 2009) Arquitetura de comunicação do SensorLibras

47. Cláudio Geyer / Valderi Leithardt12/15 RSFID Universidade Federal do Rio Grande do Sul - PPGC SensorLibras

48. Referências(citadas na apresentação) • ADELSTEIN, F. et al. Fundamentals of Mobile and Pervasive Computing. New York: McGraw-Hill, 2005. • AUGUSTIN, I. et al. ISAM, Joining Context-Awareness and Mobility to Building Pervasive Applications. In: ILYAS, M.; MAHGOUB, I. (Eds.) Mobile Computing Handbook. Boca Raton: CRC, 2004. p. 73-94. • BALDAUF, M.; DUSTDAR, S.; ROSENBERG, F. A survey on context-aware systems. International Journal of Ad Hoc and Ubiquitous Computing, Geneve, v.2, n.4, p. 263-277, Oct. 2007. • BERNERS-LEE, T.; HENDLER, J.; LASSILA, O. The Semantic Web. Scientific American, New York, v. 284, n. 5, p. 34-43, May 2001. • BERNSTEIN P. Middleware: a model for distributed system services. Communications of the ACM, New York, v.39, n.2, p. 86-98, Feb. 1996. • GRUBER, T. Ontology. Disponível em: <http://tomgruber.org/writing/ontology-definition-2007.htm >. Acesso em: nov. 2007 • HENRICKSEN, K.; INDUSLKA, J. Developing Context-aware Pervasive Computing Applications: models and approach. Pervasive and Mobile Computing, Amsterdam, v.2, n.2, p.37-64, Feb. 2006. • NOY, N.; MCGUINNESS, D. Ontology Development 101: a guide to creating your first ontology. 2001. 25 f. Technical Report – Knowledge Systems Laboratory, Stanford University, Stanford. • ROBINSON, P.; VOGT, H.; WAGEALLA, W. Some Research Challenges in Pervasive Computing. In: ROBINSON, P.; VOGT, H.; WAGEALLA, W. (Eds.) Privacy, Security and Trust within the Context of Pervasive Computing. Boston: Springer Science + Business Media, 2005. p. 1-16. • SATYANARAYANAN, M. Pervasive computing: vision and challenges. IEEE Personal Communications, Los Alamitos, v.8, n.4, p. 10-17, Aug. 2001. • WEISER, M. The Computer for the 21st Century. Scientific American, New York, v.265, n.3, p. 94-104, Mar. 1991. 54