Transcript Contexto e interacción inteligente
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UPV - EHU
Sistemas Ubicuos
5. Contexto e
interacción inteligente
Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila
Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila
Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores
Aplicaciones
inteligentes
Servicios
Infraestructuras software
Infraestructuras hardware
Aspectos éticos y sociales
Interfaces
de usuario
Seguridad e integridad
Metodologías
UPV - EHU
Herramientas y plataformas
Contexto e interacción inteligente
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Contexto
• Conjunto de parámetros del entorno con sus valores
asociados que determinan el comportamiento de una
aplicación.
UPV - EHU
– Aplicaciones sensibles al contexto.
• El contexto es algo más que el conjunto de valores
leídos por los sensores.
• El sistema de contexto combina parámetros básicos
para elaborar contexto de más alto nivel.
– Tiene en cuenta la historia pasada.
– Proporciona persistencia.
– Adaptabilidad a la falta de información y a la incertidumbre.
• Se requiere una representación homogénea del
contexto.
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Contexto
• Categorías de un contexto:
– Contexto físico
UPV - EHU
• Sonido, iluminación, temperatura…
– Contexto del usuario
• Localización, lengua, conocimiento del entorno,
habilidades/incapacidades…
– Contexto de la infraestructura
• Recursos, ancho de banda, coste de la comunicación…
A veces se añade una cuarta categoría:
– Contexto temporal
• Util para especificar condiciones de tiempo real
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Sensibilidad al contexto
(context awareness)
UPV - EHU
• Entornos y aplicaciones sensibles al
contexto (context-aware)
– El entorno inteligente hace uso del contexto:
1. Para presentar un contexto actualizado al usuario.
2. Para adaptar su comportamiento al contexto
Proactividad
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Representación del contexto
• Creación de contexto
– Contextos de bajo nivel: sensores
UPV - EHU
• Localización y orientación del usuario
• Obstáculos cercanos
• Ancho de banda
– Contextos de alto nivel: requiere clasificación
automática y/o razonamiento
• Identificación mediante imágenes de video
– P.ej: lectura de un contador analógico
• Inferencia a partir de un conjunto de parámetros
– P.ej: determinación de si un teléfono lo lleva el
usuario o está sobre una mesa a partir de
acelerómetros, iluminación, temperatura…
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Representación del contexto
• Métodos de representación:
UPV - EHU
– Pares (clave, valor)
– Stick-e notes (etiquetas o post-its)
• Se asocian notas a mensajes o eventos
–
–
–
–
Lenguajes de marcado (p.ej., XML)
Modelado orientado a objetos
Modelado lógico (basado en reglas)
Ontologías
• Representación del conocimiento, basado en la
definición de un conjunto de conceptos en un
dominio dado, y las relaciones entre ellos.
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Gestión del contexto
UPV - EHU
• Context provisioning. Cómo el sistema
suministra contexto a las aplicaciones
distribuidas.
• Estructura
– Generadores de contexto
– Consumidores de contexto
– Manejadores de contexto (brokers)
• Esquemas
– Colas de mensajes
– Espacios de tuplas
– Public/Subscribe
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Gestión del contexto
• Características de los enfoques
– Desacoplamiento espacial
– Dónde se consume el contexto no depende de dónde se
produce
– Desacoplamiento temporal
– Cuándo se consume no depende de cuándo se produce
(persistencia)
UPV - EHU
– Funcionamiento asíncrono
– Consumidores y productores de contexto no tienen que
sincronizarse para la comunicación
Desacoplamiento
espacial
Desacoplamiento
temporal
Funcionamiento
asíncrono
Mensajes
No
No
Sólo productores
Espacios de tuplas
Sí
Sí
Sólo productores
Public-Subscribe
Sí
Sí
Sí
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Interacción inteligente
UPV - EHU
• Elementos básicos del sistema de
interacción:
– Dispositivos de entrada
– Dispositivos de salida
– Diálogo
• Adaptado a la persona que realiza una tarea en un
contexto (menús reducidos optimizados por
frecuencia de uso, tareas automatizadas...)
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Interacción inteligente
UPV - EHU
• Requisitos de la interacción en sistemas
ubicuos
– Para procesadores móviles
• Poco consumo
• Capacidad de cálculo limitada
– Dispositivos de entrada/salida especiales
• Que no interfieran en otras tareas
• Que ocupen la vista, las manos y el oído lo menos posible
– Interacción inteligente (adaptable)
• Dependiente del usuario
• Adecuada a la tarea
• Sensible al contexto
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Interfaces ubicuas adaptables
• Se basn en la definición de modelos:
– Modelo del usuario
UPV - EHU
• Parámetros del perfil del usuario
– Modelo del contexto
• Se refiere tanto al contexto físico como al de
infraestructura
– A veces, un modelo de tareas
• Una tarea define el conjunto de transiciones entre
dos estados del contexto
• En cada momento, la interacción se define
el función de la tupla:
Interacción (usuario, tarea, contexto)
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de usuario
UPV - EHU
•
•
•
•
Selección de parámetros relevantes y observables
Definición del conjunto de valores de los parámetros
Definición de un comportamiento para cada tipo de usuario
Estereotipos de usuario
– Múltiples tipos de usuarios. Adaptación restringida
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan a un
determinado tipo de usuarios
– Leyes de inclusión
• Razonamiento sobre los valores actuales de los parámetros
observados en el usuario (motor de inferencia)
– Asignación de un estereotipo
– Detección y resolución de contradicciones
– Adaptación a los cambios en los parámetros
• Adaptación de la interacción al usuario actual
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Modelado de usuario
Ejemplo
Aplicación: sistema de información con interfaz
hablada para conductores de vehículos alquilados
• Selección de parámetros relevantes y observables
UPV - EHU
• Lengua materna
• Conocimiento de la ciudad
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• Lengua materna: Inglés, francés, castellano,...
• Conocimiento de la ciudad: nada, poco, regular, bastante, mucho.
• Definición de un comportamiento adecuado para ese tipo
de usuarios
• Lengua materna: Información en la lengua correspondiente
• Conocimiento de la ciudad: Descripción de la ruta con mayor o
menor detalle
• Estereotipos de usuario
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan a un
determinado tipo de usuarios
•
•
•
•
Extranjero turista (inglés/francés, nada/poco)
Extranjero residente (inglés/francés, regular/bastante/mucho)
Nacional (castellano, nada/poco/regular)
Local (castellano, bastante/mucho)
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Estereotipos
Idioma
Ciudad
UPV - EHU
Inglés
francés
castellano
Nada
Extranjero turista
Poco
Nacional
Regular
Bastante
Extranjero residente
Local
Mucho
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Modelado de usuario
Ejemplo
UPV - EHU
• Razonamiento sobre lo valores actuales de los
parámetros observados en el usuario (Motor de
inferencia): dice: “help me”
• Lengua materna: Inglés
• Conocimiento de la ciudad: ?. Inferencia: nada
– Asignación de un estereotipo:
• Estereotipo: extranjero turista (inglés, nada)
– Detección y resolución de contradicciones
• El usuario dice: “busco hotel” Inferencia: Lengua materna:
Castellano (contradice el estereotipo)
– Adaptación a los cambios en los parámetros
• Nuevo estereotipo: nacional (castellano, nada)
• Adaptación de la interacción al usuario actual
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Transiciones entre estereotipos
UPV - EHU
castellano
Extranjero
turista
nada
Nacional
regular
castellano
poco
Extranjero
residente
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mucho
castellano
poco
Local
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de usuario
Dos problemas importantes:
• Adquisición de los valores iniciales de los
parámetros:
UPV - EHU
– Fase previa a la interacción
• Cuestionario (molesto, poco fiable)
– Durante la interacción
• Asignación estereotipo inicial
• Detección (posibilidad de errores)
• Falsa adaptación
– Parámetros mal interpretados (v.g.: idioma
francés para un inglés, conocimiento de la ciudad
alto para un extranjero...)
– Recuperación de un estado válido
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado del contexto
• Selección de parámetros relevantes y observables
• ¿Qué información puedo conocer?
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• ¿Qué valores puede tomar cada parámetro?
UPV - EHU
• Definición de un comportamiento adecuado para cada
contexto
• ¿Cómo se comporta el sistema para cada valor de cada
parámetro?
• Estereotipos de contexto
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan
a un determinado contexto
• Leyes de inclusión
• Razonamiento sobre los valores actuales de los
parámetros observados (motor de inferencia)
• Asignación de un estereotipo
• Detección y resolución de contradicciones
• Adaptación a los cambios en los parámetros
• Adaptación de la interacción al contexto actual
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Modelado del contexto
Ejemplo
UPV - EHU
Aplicación: sistema de gestión de
comunicaciones personales ubicuas
• Selección de parámetros relevantes y observables
• Lugar de acceso
• Tipo de comunicación
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• Casa, oficina, coche, calle
• Voz, texto, multimedia
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Modelado de contexto
Ejemplo
• Definición de un comportamiento adecuado para
cada contexto
Casa
UPV - EHU
Comunicación
de voz
Comunicación
multimedia
(banda ancha)
Oficina
VoIP
Coche
Calle
GSM
GPRS
E-mail
personal
Comunicación
de texto
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E-mail
empresa
No
accesible
GSM-SMS
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de tareas
UPV - EHU
• Selección del conjunto de tareas que el usuario
puede realizar
• Tabla de características de tareas por usuario y
contexto
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Interfaces de usuario
universales
UPV - EHU
• El dispositivo personal del usuario como
mando remoto de acceso universal
– La interfaz de usuario es un servicio más
– El dispositivo descubre una interfaz adecuada
para el acceso a un servicio
– La interfaz puede adaptarse al usuario y al
contexto
– P.ej.: idioma, modo (gráfica o voz), etc
– Se requieren estándares
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Universal Remote Console
• URC pretende ser un estándar de
especificación de interfaces de usuario:
UPV - EHU
– Los fabricantes de dispositivos y servicios
(televisores, electrodomésticos, etc) especifican
las interfaces de operación de acuerdo al estándar
(User Interface Socket)
– Se desarrollan interfaces de usuario para esos
productos
• Puede ser una tercera parte
– Los dispositivos de usuario incluyen o descargan
las interfaces
Simulación en:
http://myurc.org/tools/UrcSimEnv/bin/applets/index.ht
ml
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Sistemas Ubicuos
5. Contexto e
interacción inteligente
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Aplicaciones
inteligentes
Servicios
Infraestructuras software
Infraestructuras hardware
Aspectos éticos y sociales
Interfaces
de usuario
Seguridad e integridad
Metodologías
UPV - EHU
Herramientas y plataformas
Contexto e interacción inteligente
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Contexto
• Conjunto de parámetros del entorno con sus valores
asociados que determinan el comportamiento de una
aplicación.
UPV - EHU
– Aplicaciones sensibles al contexto.
• El contexto es algo más que el conjunto de valores
leídos por los sensores.
• El sistema de contexto combina parámetros básicos
para elaborar contexto de más alto nivel.
– Tiene en cuenta la historia pasada.
– Proporciona persistencia.
– Adaptabilidad a la falta de información y a la incertidumbre.
• Se requiere una representación homogénea del
contexto.
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Contexto
• Categorías de un contexto:
– Contexto físico
UPV - EHU
• Sonido, iluminación, temperatura…
– Contexto del usuario
• Localización, lengua, conocimiento del entorno,
habilidades/incapacidades…
– Contexto de la infraestructura
• Recursos, ancho de banda, coste de la comunicación…
A veces se añade una cuarta categoría:
– Contexto temporal
• Util para especificar condiciones de tiempo real
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Sensibilidad al contexto
(context awareness)
UPV - EHU
• Entornos y aplicaciones sensibles al
contexto (context-aware)
– El entorno inteligente hace uso del contexto:
1. Para presentar un contexto actualizado al usuario.
2. Para adaptar su comportamiento al contexto
Proactividad
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Representación del contexto
• Creación de contexto
– Contextos de bajo nivel: sensores
UPV - EHU
• Localización y orientación del usuario
• Obstáculos cercanos
• Ancho de banda
– Contextos de alto nivel: requiere clasificación
automática y/o razonamiento
• Identificación mediante imágenes de video
– P.ej: lectura de un contador analógico
• Inferencia a partir de un conjunto de parámetros
– P.ej: determinación de si un teléfono lo lleva el
usuario o está sobre una mesa a partir de
acelerómetros, iluminación, temperatura…
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Representación del contexto
• Métodos de representación:
UPV - EHU
– Pares (clave, valor)
– Stick-e notes (etiquetas o post-its)
• Se asocian notas a mensajes o eventos
–
–
–
–
Lenguajes de marcado (p.ej., XML)
Modelado orientado a objetos
Modelado lógico (basado en reglas)
Ontologías
• Representación del conocimiento, basado en la
definición de un conjunto de conceptos en un
dominio dado, y las relaciones entre ellos.
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Gestión del contexto
UPV - EHU
• Context provisioning. Cómo el sistema
suministra contexto a las aplicaciones
distribuidas.
• Estructura
– Generadores de contexto
– Consumidores de contexto
– Manejadores de contexto (brokers)
• Esquemas
– Colas de mensajes
– Espacios de tuplas
– Public/Subscribe
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Gestión del contexto
• Características de los enfoques
– Desacoplamiento espacial
– Dónde se consume el contexto no depende de dónde se
produce
– Desacoplamiento temporal
– Cuándo se consume no depende de cuándo se produce
(persistencia)
UPV - EHU
– Funcionamiento asíncrono
– Consumidores y productores de contexto no tienen que
sincronizarse para la comunicación
Desacoplamiento
espacial
Desacoplamiento
temporal
Funcionamiento
asíncrono
Mensajes
No
No
Sólo productores
Espacios de tuplas
Sí
Sí
Sólo productores
Public-Subscribe
Sí
Sí
Sí
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Contexto e interacción inteligente
UPV - EHU
1. Contexto
2. Gestión del contexto
3. Interfaces adaptables
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Interacción inteligente
UPV - EHU
• Elementos básicos del sistema de
interacción:
– Dispositivos de entrada
– Dispositivos de salida
– Diálogo
• Adaptado a la persona que realiza una tarea en un
contexto (menús reducidos optimizados por
frecuencia de uso, tareas automatizadas...)
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Interacción inteligente
UPV - EHU
• Requisitos de la interacción en sistemas
ubicuos
– Para procesadores móviles
• Poco consumo
• Capacidad de cálculo limitada
– Dispositivos de entrada/salida especiales
• Que no interfieran en otras tareas
• Que ocupen la vista, las manos y el oído lo menos posible
– Interacción inteligente (adaptable)
• Dependiente del usuario
• Adecuada a la tarea
• Sensible al contexto
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Interfaces ubicuas adaptables
• Se basn en la definición de modelos:
– Modelo del usuario
UPV - EHU
• Parámetros del perfil del usuario
– Modelo del contexto
• Se refiere tanto al contexto físico como al de
infraestructura
– A veces, un modelo de tareas
• Una tarea define el conjunto de transiciones entre
dos estados del contexto
• En cada momento, la interacción se define
el función de la tupla:
Interacción (usuario, tarea, contexto)
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de usuario
UPV - EHU
•
•
•
•
Selección de parámetros relevantes y observables
Definición del conjunto de valores de los parámetros
Definición de un comportamiento para cada tipo de usuario
Estereotipos de usuario
– Múltiples tipos de usuarios. Adaptación restringida
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan a un
determinado tipo de usuarios
– Leyes de inclusión
• Razonamiento sobre los valores actuales de los parámetros
observados en el usuario (motor de inferencia)
– Asignación de un estereotipo
– Detección y resolución de contradicciones
– Adaptación a los cambios en los parámetros
• Adaptación de la interacción al usuario actual
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Modelado de usuario
Ejemplo
Aplicación: sistema de información con interfaz
hablada para conductores de vehículos alquilados
• Selección de parámetros relevantes y observables
UPV - EHU
• Lengua materna
• Conocimiento de la ciudad
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• Lengua materna: Inglés, francés, castellano,...
• Conocimiento de la ciudad: nada, poco, regular, bastante, mucho.
• Definición de un comportamiento adecuado para ese tipo
de usuarios
• Lengua materna: Información en la lengua correspondiente
• Conocimiento de la ciudad: Descripción de la ruta con mayor o
menor detalle
• Estereotipos de usuario
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan a un
determinado tipo de usuarios
•
•
•
•
Extranjero turista (inglés/francés, nada/poco)
Extranjero residente (inglés/francés, regular/bastante/mucho)
Nacional (castellano, nada/poco/regular)
Local (castellano, bastante/mucho)
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Estereotipos
Idioma
Ciudad
UPV - EHU
Inglés
francés
castellano
Nada
Extranjero turista
Poco
Nacional
Regular
Bastante
Extranjero residente
Local
Mucho
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Modelado de usuario
Ejemplo
UPV - EHU
• Razonamiento sobre lo valores actuales de los
parámetros observados en el usuario (Motor de
inferencia): dice: “help me”
• Lengua materna: Inglés
• Conocimiento de la ciudad: ?. Inferencia: nada
– Asignación de un estereotipo:
• Estereotipo: extranjero turista (inglés, nada)
– Detección y resolución de contradicciones
• El usuario dice: “busco hotel” Inferencia: Lengua materna:
Castellano (contradice el estereotipo)
– Adaptación a los cambios en los parámetros
• Nuevo estereotipo: nacional (castellano, nada)
• Adaptación de la interacción al usuario actual
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Transiciones entre estereotipos
UPV - EHU
castellano
Extranjero
turista
nada
Nacional
regular
castellano
poco
Extranjero
residente
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mucho
castellano
poco
Local
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de usuario
Dos problemas importantes:
• Adquisición de los valores iniciales de los
parámetros:
UPV - EHU
– Fase previa a la interacción
• Cuestionario (molesto, poco fiable)
– Durante la interacción
• Asignación estereotipo inicial
• Detección (posibilidad de errores)
• Falsa adaptación
– Parámetros mal interpretados (v.g.: idioma
francés para un inglés, conocimiento de la ciudad
alto para un extranjero...)
– Recuperación de un estado válido
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado del contexto
• Selección de parámetros relevantes y observables
• ¿Qué información puedo conocer?
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• ¿Qué valores puede tomar cada parámetro?
UPV - EHU
• Definición de un comportamiento adecuado para cada
contexto
• ¿Cómo se comporta el sistema para cada valor de cada
parámetro?
• Estereotipos de contexto
– Conjunto de valores de los parámetros que caracterizan
a un determinado contexto
• Leyes de inclusión
• Razonamiento sobre los valores actuales de los
parámetros observados (motor de inferencia)
• Asignación de un estereotipo
• Detección y resolución de contradicciones
• Adaptación a los cambios en los parámetros
• Adaptación de la interacción al contexto actual
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Modelado del contexto
Ejemplo
UPV - EHU
Aplicación: sistema de gestión de
comunicaciones personales ubicuas
• Selección de parámetros relevantes y observables
• Lugar de acceso
• Tipo de comunicación
• Definición del conjunto de valores de los parámetros
• Casa, oficina, coche, calle
• Voz, texto, multimedia
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Modelado de contexto
Ejemplo
• Definición de un comportamiento adecuado para
cada contexto
Casa
UPV - EHU
Comunicación
de voz
Comunicación
multimedia
(banda ancha)
Oficina
VoIP
Coche
Calle
GSM
GPRS
personal
Comunicación
de texto
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empresa
No
accesible
GSM-SMS
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Interfaces ubicuas adaptables.
Modelado de tareas
UPV - EHU
• Selección del conjunto de tareas que el usuario
puede realizar
• Tabla de características de tareas por usuario y
contexto
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Interfaces de usuario
universales
UPV - EHU
• El dispositivo personal del usuario como
mando remoto de acceso universal
– La interfaz de usuario es un servicio más
– El dispositivo descubre una interfaz adecuada
para el acceso a un servicio
– La interfaz puede adaptarse al usuario y al
contexto
– P.ej.: idioma, modo (gráfica o voz), etc
– Se requieren estándares
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Universal Remote Console
• URC pretende ser un estándar de
especificación de interfaces de usuario:
UPV - EHU
– Los fabricantes de dispositivos y servicios
(televisores, electrodomésticos, etc) especifican
las interfaces de operación de acuerdo al estándar
(User Interface Socket)
– Se desarrollan interfaces de usuario para esos
productos
• Puede ser una tercera parte
– Los dispositivos de usuario incluyen o descargan
las interfaces
Simulación en:
http://myurc.org/tools/UrcSimEnv/bin/applets/index.ht
ml
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