sistemas ubicuos 1. introducción

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Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia SailaDepartamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 1

Sistemas Ubicuos

1. Introducción

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La buena tecnología es indistinguible de la magia

Arthur C. Clarke

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Introducción a los sistemas ubicuos

1. Evolución histórica2. Motivación: la visión de Weiser3. Aplicaciones de los sistemas ubicuos:

Inteligencia Ambiental4. Características de los sistemas ubicuos5. Aspectos de diseño

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Evolución histórica:de las redes a los sistemas ubicuos

Tipo de sistema Componentes Soporte de red

1970

Sistemas en redMainframes,

minis Cableada, propietaria

1980Sistemas

distribuidosEstaciones de trabajo, PCs

Cableada, estándar

1990Sistemas móviles

PCs portátilesCableada o inalámbrica

2000Sistemas ubicuos

PDAs, teléfonos, tarjetas,

electrodomést., ...

Inalámbrica, infraestructura

común (red eléctrica)

1 computador : N personas

1 computador : 1 persona

N computadores : 1 persona

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Sistema distribuido

=

Sistema en red

+

Transparencia de nombresTransparencia en la ubicación

Tolerancia a fallosConsistencia

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Sistema móvil

=

Sistema distribuido

+

Direcciones de red dinámicas (Mobile IP)Funcionamiento en desconexión

Interoperación espontánea

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The most profound technologies are those that disappear

Mark WeiserThe Computer for the 21st Century

1991

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La escritura ha necesitado miles de años para llegar a ser una tecnología ubicua.

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Such a disappearence is a fundamental consequence not of

technology, but of human psicology

Mark WeiserThe Computer for the 21st Century

1991

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El entorno ubicuo

• Físico, no virtual – El territorio de trabajo del usuario

• Opuesto a la noción de realidad virtual– Un entorno virtual es un mapa, no un territorio

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Componentes del entorno ubicuoDos aspectos fundamentales

(Weiser)

• Localización – El elemento de cómputo sabe dónde está ubicado

• Escala– Un tamaño para cada tarea: tabs, pads, boards

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El territorio del usuarioMetáfora del escritorio

El escritorio de un sistema windows:¿una pantalla es una buena metáfora del escritorio?

tabs

pads

boards

Un post-it, una tarjeta, una etiqueta...

Un libro, un cuaderno...

Pizarra, tablón...

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El territorio del usuarioMetáfora del escritorio (cont)

tabs

pads

boards

Pequeños y transportables, asociados a objetos de todo tipo

No se transportan: se usan y se abandonan (como una hoja de papel)

Grandes, fijos y públicos

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A device can be a portal into an application/data space,

not just a repository of custom software a user must manage.

An application is a means by which a user performs a task,

not software written to exploit a device's capabilities.

And a computing environment is an

information-enhanced physical space,

not a virtual environment that exists to store and run software.

G. Banavar et al,

Challenges: an application model for pervasive computing, 2000

√ Un sistema de ficheros

X Un disco duro (C:)

√ Google Desktop Search

X Windows Explorer

√ Smart Spaces

X El escritorio de mi PC

Dispositivos, aplicaciones, entornos

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There is more information available at our fingertips during a walk in the woods than in any computer system, yet people find a walk among trees relaxing and computers

frustrating. Machines that fit the human environment instead of forcing humans to enter theirs will make using a computer as refreshing

as taking a walk in the woods.

M. WeiserThe Computer for the 21st Century, 1991

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Aplicaciones de los sistemas ubicuos

• Entornos inteligentes– Domótica– Entornos asistenciales– Entornos industriales– Ocio– Educación– Tráfico

• Sistemas empotrados– Automoción– Robótica

• Redes ad-hoc– MANET– VANET• Redes de sensores

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Inteligencia Ambiental (AmI)

• Concepto acuñado en el entorno de la UE– ISTAG (Information Society Tecnologies Advisory

Group)

• No es un término universal– En América: UbiCom

(systems/environments/applications)

• Interdisciplinar• Las aplicaciones AmI se describen mediante

escenarios, situaciones noveladas donde los protagonistas se mueven en un entorno inteligente– p.e., escenarios definidos por el ISTAG

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• En un entorno ubicuo, el volumen y la complejidad hacen que la información sea inmanejable por el usuario.– El reto es representar el sentido común humano.

• AmI implica no sólo interacción, sino también percepción (sensibilidad al contexto).– El humano sale del bucle de la interacción.

• El sistema (empotrado) del entorno inteligente toma la iniciativa (proactividad).– Implica aprendizaje para adaptarse a las

características de los habitantes del entorno.


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• Escenarios AmI del ISTAG para el año 2010– Maria: Road Warrior– Dimitrios: Digital Me– Carmen: Traffic, sustainability & commerce– Ambient for social learning


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Entornos inteligentes

• Algunos ejemplos– Aura http://www.cs.cmu.edu/~aura/ – Gaia http://gaia.cs.uiuc.edu/– iRoom (Stanford) – EasyLeaving(MS)– Oxigen (MIT)

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Sistema ubicuo

=

Sistema móvil

+Integración física

Desaparición mentalSensibilidad al contexto

Adaptabilidad a las condiciones del entornoIntegración sin costuras

Interacción transparente (proactividad)

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Sistema ubicuo

=

Sistema móvil

+Smart spaces

InvisibilityLocalized ScalabilityUneven conditioning

Satyanarayanan, 2001

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Integración física (Kindberg, 2002)

• Entornos con mobiliario inteligente, provisto de sensores y capacidad de proceso y comunicación.

• Ejemplo: http://mediacup.teco.edu/

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Desaparición mental


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Sensibilidad al contexto• El sistema percibe los parámetros del entorno:

– Localización y orientación– Parámetros físicos– Recursos disponibles en el entorno– Presencia de otras personas– Parámetros fisiológicos del usuario– Estado psicológico del usuario– Historial reciente– ...

• y se configura de acuerdo a ellos:– Volumen de los altavoces– Luminosidad de la estancia– Temperatura ambiente– Modo de interacción (multimodalidad)– ...

• Ejemplo:Es de noche, el usuario nunca hace ni recibe llamadas a esas horas...El teléfono móvil detecta que la batería está agotándose. Debería apagarse sin avisar acústicamente.

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Adaptabilidad a las condiciones del entorno

• Los servicios pueden estar proporcionados por soportes heterogéneos, y el sistema puede commutar de uno a otro soporte dependiendo de su disponibilidad, QoS, coste, etc.

• Ejemplos:– En una comunicación entre dispositivos móviles, el sistema

podría decidir commutar de red de telefonía móvil a telefonía IP si en un momento dado detecta recursos para ello (conexión WiFi a proveedor de Internet).

– Un sistema de recepción de video podría adaptar la resolución de acuerdo al ancho de banda disponible.

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Integración sin costuras

• Los cambios de infraestructura y la adaptabilidad a nuevas condiciones del entorno deben ser transparentes a la aplicación y al usuario– El usuario no debería percibir el cambio

• Ejemplos– Navegación GPS: el cambio del subconjunto de

satélites usados para la trilateralización– Telefonía móvil, acceso WiFi…

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Proactividad

• El sistema se anticipa al usuario en su interacción con el entorno

• Proactividad vs transparencia– Proactividad escasa: se requiere interacción

explícita del usuario, como en los sistemas tradicionales.

– Proactividad excesiva o inadecuada: el usuario puede verse confundido por acciones que no espera.

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Aspectos de diseño en los sistemas ubicuos

Interfaces de usuario

Infraestructuras hardware

Infraestructuras software

Aplicaciones inteligentes

Servicios

Seg

urid

ad e

inte

grid

ad

Asp

ecto

s ét

icos

y s

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les

Her

ram

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as y

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tafo

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Met

odol

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s

Enfoque por capas y aspectos transversales

sistemas ubicuos 1. introducción

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