Centro Federal de Ensino T´ecnico - CEFET-MG
Departamento de Computa¸c˜ao - DECOM
Proposta de Projeto de Pesquisa em Ciˆen...
Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
Resumo
Este documento apresenta uma proposta de projeto de pesquisa que e...
SUM´ARIO Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
Sum´ario
1 Introdu¸c˜ao 5
1.1 Objetivos . . . . . . . . . . . . ...
SUM´ARIO Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
Lista de Abreviaturas e Siglas
AJAX : Asynchronous JavaScript an...
Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
1 Introdu¸c˜ao
1.1 Objetivos
Este documento tem como objetivo apresentar ...
1.2 Motiva¸c˜ao Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
Figura 1: Os paradigmas de computa¸c˜ao da d´ecada de 60 ...
1.2 Motiva¸c˜ao Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
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1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
redes de dados e voz, limita¸c˜oes na quantidade ...
1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
• Intera¸c˜ao humano-computador (IHC): estudo, pl...
1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
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1.4 Cen´arios de Uso Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
aspectos deste modelo computacional, onde o produto ...
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e aplica¸c˜oes trabalham de forma reativa em fun¸c˜ao de dados e informa¸...
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Figura 2: Os prot´otipos DroidGuide (a) e DECS (b) desenvolvidos durante ...
2.1 Servi¸cos Web Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
Figura 3: Um exemplo de um servi¸co m´ovel para passage...
2.1 Servi¸cos Web Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
teroperabilidade entre servi¸cos e entre clientes, e su...
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parte nos ambientes Web distribu´ıdos. ´E destacado algumas caracter´ısti...
3.2 Plano de Trabalho Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
2. Fundamenta¸c˜ao Te´orica: Realizaremos a caracte...
Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
T´ıtulo Descri¸c˜ao
UbiComp ACM International Joint Conference on Pervasi...
REFERˆENCIAS Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
em 2010 para o desenvolvimento de pesquisa nas ´areas de com...
REFERˆENCIAS Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG
[9] Anind K. Dey. Understanding and using context. Personal ...
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[16] Mark Weiser. The computer for the 21st century. http://...
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Proposta de Projeto de Pesquisa - CEFET - 2014

  1. 1. Centro Federal de Ensino T´ecnico - CEFET-MG Departamento de Computa¸c˜ao - DECOM Proposta de Projeto de Pesquisa em Ciˆencia da Computa¸c˜ao Constru¸c˜ao de Ambientes Inteligentes Atrav´es do Desenvolvimento de Servi¸cos para Aplica¸c˜oes e Servi¸cos M´oveis e Ub´ıquos Waldir Ribeiro Pires Jr wpjr2@yahoo.com 12 de maio de 2014 1
  2. 2. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Resumo Este documento apresenta uma proposta de projeto de pesquisa que envolve o desenvolvimento de t´ecnicas e ferramentas de composi¸c˜ao de servi¸cos sens´ıveis ao contexto para aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis e ub´ıquos. O objetivo da composi¸c˜ao de servi¸cos ´e permitir a cria¸c˜ao de servi¸cos mais sofisticados para usu´arios m´oveis a partir de servi¸cos elementares. A sofistica¸c˜ao destes servi¸cos possibilita uma me- lhor intera¸c˜ao com usu´arios m´oveis no que diz respeito as caracter´ısticas inerentes aos cen´arios existentes na computa¸c˜ao m´ovel e ub´ıqua. Palavras-chave: Computa¸c˜ao M´ovel, Computa¸c˜ao Ub´ıqua, Computa¸c˜ao Ciente de Contexto, Sistemas Distribu´ıdos, Arquitetura Orientada a Servi¸cos e Eventos, Servi¸cos Web, Composi¸c˜ao de Servi¸cos Web Waldir Ribeiro Pires Junior 2
  3. 3. SUM´ARIO Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Sum´ario 1 Introdu¸c˜ao 5 1.1 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2 Motiva¸c˜ao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.2.1 Computa¸c˜ao M´ovel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.2 Computa¸c˜ao Ub´ıqua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2.3 Computa¸c˜ao Ciente de Contexto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.3 ´Areas Relacionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.1 ´Areas da Computa¸c˜ao M´ovel e Ub´ıqua . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.3.2 Vis˜ao Computacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.3 Inteligˆencia Artificial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.3.4 Arquitetura Orientada a Servi¸cos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.3.5 Computa¸c˜ao em Nuven . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.4 Cen´arios de Uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Trabalhos Relacionados 12 2.1 Servi¸cos Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.1 Composi¸c˜ao de Servi¸cos Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 3 Metodologia 16 3.1 Desenvolvimento de Projeto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 3.2 Plano de Trabalho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4 Considera¸c˜oes Finais 18 Waldir Ribeiro Pires Junior 3
  4. 4. SUM´ARIO Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Lista de Abreviaturas e Siglas AJAX : Asynchronous JavaScript and XML B2B : Business to Business B2C : Business to Client HTTP : HyperText Transfer Protocol JavaEE : Java Entreprise Edition PCs : Personal Computers PDA : Personal Digital Assistant SaS : Software as a Service SOA : Service-Oriented Architecture SOAP : Simple Object Access Protocol SOC : Service-Oriented Computing XMPP : Extensible Messaging and Presence Protocol WSDL : Web Service Description Language Waldir Ribeiro Pires Junior 4
  5. 5. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG 1 Introdu¸c˜ao 1.1 Objetivos Este documento tem como objetivo apresentar uma proposta de projeto de pesquisa na ´area de Ciˆencia da Computa¸c˜ao envolvendo a constru¸c˜ao de ambientes inteligentes atrav´es do desenvolvimento e composi¸c˜ao de servi¸cos para uso em aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis e ub´ıquos. O documento esta organizado conforme a seguir. A Se¸c˜ao 1 apresenta a motiva¸c˜ao para o projeto, as ´areas relacionadas e os cen´arios de uso. A Se¸c˜ao 2 apresenta os trabalhos relacionados. A metodologia a ser aplicada no projeto que inclui o desenvolvimento e o plano de trabalho s˜ao apresentados na Se¸c˜ao 3. A Se¸c˜ao 4 apresenta alguns considera¸c˜oes finais referentes `a proposta. 1.2 Motiva¸c˜ao Na metade da d´ecada passada, foi possivel observar o surgimento de sistemas compu- tacionais centralizados, onde mainframes forneciam recursos computacionais (i.e. pro- cessamento e armazenamento) para v´arios usu´arios de uma s´o vez. Este paradigma ´e considerado como sendo o primeiro paradigma, onde um ´unico computador ´e disponibi- lizado para v´arios usu´arios, muitas vezes de forma remota. Na d´ecada de 80, tivemos o surgimento de um novo paradigma: a computa¸c˜ao pessoal. Neste, um computador era disponibilizado por usu´ario, gra¸cas ao surgimento dos PCs (Personal Computers). Com a evolu¸c˜ao de diversas tecnologias, tais como a miniaturaliza¸c˜ao de processadores, mem´oria, baterias e a conectividade sem-fio, um novo paradigma surgiu no in´ıcio da d´ecada de 2000: a computa¸c˜ao ub´ıqua ou pervasiva. Neste paradigma, v´arios dispositivos embutidos s˜ao fornecidos a um ´unico usu´ario com o objetivo de auxili´a-lo nas tarefas di´arias de forma mais transparente poss´ıvel. Uma vis˜ao geral da evolu¸c˜ao destes paradigmas pode ser vista na Figura 1. Waldir Ribeiro Pires Junior 5
  6. 6. 1.2 Motiva¸c˜ao Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Figura 1: Os paradigmas de computa¸c˜ao da d´ecada de 60 at´e o presente e futuro. 1.2.1 Computa¸c˜ao M´ovel A computa¸c˜ao m´ovel apresenta a habilidade de uso de tecnologias por usu´arios enquanto estes se movem, permitindo o acesso a informa¸c˜oes de qualquer lugar e momento atrav´es da conectividade sem-fio. Ela tamb´em define a capacidade de execu¸c˜ao de aplica¸c˜oes em dispositivos de pequeno porte, tais como celulares, Smartphones, Palms, Internet Tablets e PDAs. A comunica¸c˜ao nestes tipos de dispositivos ´e normalmente provida na forma sem fio, onde usu´arios utilizam servi¸cos m´oveis de dados e voz. Caracter´ısticas tais como a largura de banda limitada na transmiss˜ao de dados, consumo de energia, interferˆencias no canal de r´adio e limita¸c˜oes na interface de usu´ario fazem parte das restri¸c˜oes da computa¸c˜ao m´ovel. 1.2.2 Computa¸c˜ao Ub´ıqua A computa¸c˜ao ub´ıqua ´e o paradigma de computa¸c˜ao que se interessa em explorar a in- tegra¸c˜ao crescente de dispositivos computacionais com o mundo f´ısico do dia a dia do usu´ario. Este paradigma, por sua vez, se beneficia de dispositivos m´oveis para uma me- lhor realiza¸c˜ao de atividades pelo usu´ario, fazendo com que ele (o usu´ario) n˜ao necessite sempre estar explicitamente inserido no mundo computacional para utilizar seus recursos. Sendo assim, a computa¸c˜ao ub´ıqua se integra ao mundo do pr´oprio usu´ario, definindo assim um novo modelo computacional de intera¸c˜ao homem-computador no qual o proces- samento de informa¸c˜oes est´a integrado a objetos e atividades do dia a dia. Ao contr´ario do paradigma da computa¸c˜ao desktop onde um usu´ario conscientemente aciona um ´unico dispositivo para uma ou mais atividades espec´ıficas, a computa¸c˜ao ub´ıqua permite que o usu´ario acione diversos dispositivos computacionais e sistemas de forma simultˆanea e Waldir Ribeiro Pires Junior 6
  7. 7. 1.2 Motiva¸c˜ao Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG inconsciente durante a execu¸c˜ao de suas atividades comuns, em alguns casos sem estar ciente da presen¸ca destes e de suas atividades no ambiente, conforme proposto por Mark Weiser [16]. A computa¸c˜ao ub´ıqua utiliza informa¸c˜oes do ambiente para a defini¸c˜ao do contexto e adapta¸c˜ao em sistemas em tempo real. Dey et. al. [9] apresenta a computa¸c˜ao ciente de contexto como sendo um paradigma no qual aplica¸c˜oes possuem a capacidade de descobrir e utilizar informa¸c˜oes de contexto, tais como a localiza¸c˜ao, hor´ario do dia, estado, pessoas e dispositivos pr´oximos, e atividades do usu´ario. Rossi et al. [13] apresenta a adapta¸c˜ao como sendo a capacidade de um sistema computacional ou um middleware em modifi- car seu comportamento em resposta `as mudan¸cas no contexto ambiental. Sendo assim, aplica¸c˜oes m´oveis e servi¸cos remotos podem utilizar informa¸c˜oes presentes no contexto para o provimento de servi¸cos e conte´udo tanto para o usu´ario quanto para aplica¸c˜oes m´oveis presentes no dispositivo. 1.2.3 Computa¸c˜ao Ciente de Contexto A ciˆencia de contexto lida diretamente com o ambiente, permitindo que sistemas computa- cionais reajam ou adaptem `as mudan¸cas detectadas por elementos sensores. Estes sistemas est˜ao principalmente preocupados com a aquisi¸c˜ao de contexto atrav´es, por exemplo, da utiliza¸c˜ao de sensores para a percep¸c˜ao de uma situa¸c˜ao, a abstra¸c˜ao e compreens˜ao do con- texto (i.e., associando um est´ımulo sensorial percebido a um contexto), e comportamento da aplica¸c˜ao baseado no contexto reconhecido, como por exemplo, habilitar atividades do usu´ario baseadas em contexto. Aplica¸c˜oes m´oveis cientes de contexto e perfil de usu´arios tˆem se tornado um dos princi- pais passos na evolu¸c˜ao da computa¸c˜ao m´ovel e ub´ıqua. A computa¸c˜ao ciente de contexto possibilita o uso de informa¸c˜oes de ambientes e do pr´oprio usu´ario para o provimento da adapta¸c˜ao em aplica¸c˜oes residentes nestes dispositivos. Esta adapta¸c˜ao ´e exigida por sis- temas sens´ıveis ao contexto em situa¸c˜oes onde ocorrem mudan¸cas no comportamento da aplica¸c˜ao e do usu´ario. Alguns exemplos de mudan¸cas aplic´aveis incluem o temperamento do usu´ario m´ovel, hor´ario do dia, local, a conectividade e acesso a determinados tipos de Waldir Ribeiro Pires Junior 7
  8. 8. 1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG redes de dados e voz, limita¸c˜oes na quantidade de energia dispon´ıvel no dispositivo durante o acesso, visualiza¸c˜ao de conte´udo (i.e., ´audio, v´ıdeo, texto) pelo usu´ario, dentre outros. Atrav´es da utiliza¸c˜ao destas informa¸c˜oes, diversos servi¸cos e atividades relacionadas ao contexto do usu´ario se tornam poss´ıveis e em alguns casos em tempo real. 1.3 ´Areas Relacionadas Esta se¸c˜ao apresenta as principais ´areas de pesquisa relacionadas com a proposta de pro- jeto. Estas ´areas podem ser divididas em duas partes: (a) ´areas diretamente relacionadas com a Computa¸c˜ao M´ovel/Ub´ıqua e (b) ´areas indiretamente relacionadas, apresentadas a seguir. 1.3.1 ´Areas da Computa¸c˜ao M´ovel e Ub´ıqua No que se diz respeito as ´areas que compˆoem a computa¸c˜ao m´ovel/ub´ıqua/pervasiva, podemos destacar algumas destas, tais como: • Realidade aumentada (Augmented Reality - AR): vis˜ao direta um indireta de um ambiente real cujos elementos s˜au aumentados (augmented) ou complementados com sensoriamento computadorizado tais como som, video, gr´aficos ou dados tais como GPS, informa¸c˜oes clim´aticas, dentre outras. • Inteligˆencia de ambientes (Ambient Intelligence): refere-se a ambientes eletrˆonicos que s˜ao sens´ıveis e responsivos `a presen¸ca de pessoas. Esta sub´area envolve tecno- logias embarcadas (dispositivos integrados no ambiente), sensibilidade de contexto (dispositivos reconhecem o usu´ario e o seu contexto), personaliza¸c˜ao (adapta¸c˜ao para as necessidades e particularidades do usu´ario), adaptabilidade (capacidade de adaptar em fun¸c˜ao do estado ou condi¸c˜ao do usu´ario) e antecipat´orio (capazes de anteciparem as necessidades e desejos do usu´ario). • Sistemas pervasivos sens´ıveis ao contexto: classe de sistemas m´oveis capazes de ”sentir” o ambiente f´ısico e adaptarem ao mesmo de forma apropriada. Waldir Ribeiro Pires Junior 8
  9. 9. 1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG • Intera¸c˜ao humano-computador (IHC): estudo, planejamento, desenho e uso de intera¸c˜oes entre o ser humano e o computador, com foco na computa¸c˜ao centrada ao ser humano e interfaces de usu´ario naturais. • Computa¸c˜ao f´ısica: constru¸c˜ao de sistemas f´ısicos atrav´es do uso de HW e SW que podem detectar e responder ao mundo anal´ogico. • Computa¸c˜ao Proativa Sentient computing: utiliza¸c˜ao de sensores para per- ceber o seu ambiente e proagir/reagir de forma apropriada (ciente de localiza¸c˜ao e contexto). • Computa¸c˜ao vest´ıvel (Wearable computing): dispositivos eletrˆonicos em mi- niatura que s˜ao instalados ou vestidos” pelo usu´ario. • Com´ercio ub´ıquo: a comunica¸c˜ao e a troca de dados sem-fio cont´ınua entre cli- entes, vendedores e sistemas independente de localiza¸c˜ao, dispositivos ou a hora do dia. 1.3.2 Vis˜ao Computacional A vis˜ao computacional (VC) permite que m´aquinas enxerguem ao seu redor atrav´es da teoria e pr´atica (tecnologias) para a constru¸c˜ao de sistemas artificiais que processam ima- gens com o objetivo de se obter informa¸c˜oes ou dados multi-dimensionais. A vis˜ao permite que dispositivos m´oveis e embarcados possam processar informa¸c˜oes do ambiente atrav´es de dados de imagens e v´ıdeo para a tomada de decis˜oes e agindo sobre o sistema para o benef´ıcio do usu´ario. 1.3.3 Inteligˆencia Artificial A inteligˆencia artificial (IA) define a inteligˆencia exibida por um dispositivo de hardware e/ou software similar a da humana. O principal objetivo de sistemas de IA ´e executar fun¸c˜oes consideradas ”inteligentes” por um ser humano. Alguns exemplos pr´aticos que po- demos citar incluem sistemas autˆonomos de dire¸c˜ao de autom´oveis e avi˜oes e sistemas que interagem com o usu´ario final a fim de melhor entender o seu estado. Neste ramo, podemos Waldir Ribeiro Pires Junior 9
  10. 10. 1.3 ´Areas Relacionadas Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG destacar tamb´em o aprendizado de m´aquina (machine learning) que permite que algorit- mos e t´ecnicas sejam usados para auxiliar o aprendizado pelo computador, aperfei¸coando assim o seu desempenho em alguma tarefa, tais como em ambientes inteligentes. 1.3.4 Arquitetura Orientada a Servi¸cos A computa¸c˜ao orientada a servi¸cos ou SOC e a arquitetura orientada a servi¸cos ou SOA definem conceitos importantes na ´area de sistemas distribu´ıdos. Estes conceitos tˆem sido amplamente utilizados em projetos e pesquisas relacionadas a cria¸c˜ao e utiliza¸c˜ao de servi¸cos Web. Em SOC/SOA, a funcionalidade da aplica¸c˜ao ´e composta de tal forma que permite seu uso no desenvolvimento de aplica¸c˜oes que integram funcionalidades a par- tir de servi¸cos elementares e de outras aplica¸c˜oes, o que ´e conhecido como composi¸c˜ao de servi¸cos ou servi¸cos compostos. Cada servi¸co fornece sua funcionalidade para a aplica¸c˜ao tornando-a dispon´ıvel atrav´es de uma interface padr˜ao de acesso. A composi¸c˜ao de servi¸cos tem sido uma das ´areas de grande interesse de pesquisa recentemente. A motiva¸c˜ao geral para isto est´a relacionada a possibilidade de cria¸c˜ao de servi¸cos compostos, mais complexos e elaborados a partir de um conjunto de servi¸cos j´a existentes. De uma forma pr´atica, a composi¸c˜ao de servi¸cos elementares permite que diferentes provedores de servi¸cos sejam unificados a fim de criar servi¸cos mais sofisticados no n´ıvel l´ogico e semˆantico. A comunidade de pesquisa da Internet tˆem reconhecido a importˆancia da composi¸c˜ao de servi¸cos gra¸cas a sua flexibilidade e reuso na constru¸c˜ao de aplica¸c˜oes. Entretanto, este reconhecimento tem se focado mais diretamente em servi¸cos Web utilizados por aplica¸c˜oes Web do que em outras abordagens, como por exemplo, em aplica¸c˜oes m´oveis e ub´ıquas. 1.3.5 Computa¸c˜ao em Nuven Vaquero et al. [15] define a computa¸c˜ao em nuvem de uma forma gen´erica como sendo a utiliza¸c˜ao e desenvolvimento de tecnologias dinamicamente escal´aveis e virtuais, providas em forma de servi¸cos sobre a Internet. A escalabilidade, o modelo de utiliza¸c˜ao ”pagar por utiliza¸c˜ao”e a virtualiza¸c˜ao de servi¸cos de hardware e software definem os principais Waldir Ribeiro Pires Junior 10
  11. 11. 1.4 Cen´arios de Uso Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG aspectos deste modelo computacional, onde o produto de software ´e apresentado em forma de servi¸co ou Software as a Service (SaS) com o objetivo de satisfazer as necessidades do usu´ario. Os servi¸cos s˜ao geralmente providos atrav´es de centros de dados e constru´ıdos a partir de diferentes n´ıveis de tecnologias de virtualiza¸c˜ao (e.g., discos, mem´oria, unidade de processamento). A ”nuvem”representa a possibilidade de desenvolvimento, instala¸c˜ao e acesso a estes servi¸cos de qualquer local a partir de um acesso em rede. O modelo computacional da computa¸c˜ao nas nuvens ´e normalmente dividido em trˆes partes ou camadas: (a) aplica¸c˜ao, (b) plataforma e (c) infraestrutura. As trˆes camadas tem como objetivo fornecer os recursos necess´arios para a constru¸c˜ao e provimentos de servi¸cos para clientes, sendo estes aplica¸c˜oes, dispositivos ou sistemas. O modelo tamb´em apresenta como caracter´ısticas chave a independˆencia de dispositivo e local de acesso, o compartilhamento de recursos com uma grande quantidade de usu´arios, a confiabilidade, escalabilidade e seguran¸ca. 1.4 Cen´arios de Uso Na computa¸c˜ao ub´ıqua, podemos citar alguns cen´arios de interesse que poderiam utilizar dispositivos m´oveis e servi¸cos distribu´ıdos com o objetivo de auxiliar o usu´ario nas suas tarefas e responsabilidades di´arias. Alguns destes cen´arios incluem: computa¸c˜ao urbana, computa¸c˜ao vest´ıvel, ambientes inteligentes, sistemas veiculares, aplica¸c˜oes adaptativas, sistemas tur´ısticos, autentifica¸c˜ao e identifica¸c˜ao biom´etrica, interfaces inteligentes, siste- mas de sa´ude, redes sociais, jogos, dentre outros. De todos estes cen´arios, podemos citar a computa¸c˜ao urbana. Ela permite que cidades ”inteligentes” (Smart Cities) possam processar informa¸c˜oes do cidad˜ao e interagir com este por meio de sua infraestrutura. A computa¸c˜ao vest´ıvel foca no uso de dispositivos embarcados em roupas e acess´orios a fim de monitorar e auxiliar o usu´ario nas tarefas di´arias de forma transparente. Os ambientes inteligentes (smart spaces) proporcionam ao usu´ario uma intera¸c˜ao transparente em que sistemas s˜ao capazes de ”entender” o usu´ario e ajustar o ambiente em fun¸c˜ao de seu estado ou condi¸c˜ao. Os demais cen´arios (sistemas veiculares, tur´ısticos, de identifica¸c˜ao e de sa´ude) representam situa¸c˜oes onde dispositivos Waldir Ribeiro Pires Junior 11
  12. 12. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG e aplica¸c˜oes trabalham de forma reativa em fun¸c˜ao de dados e informa¸c˜oes de perfil e contexto periodicamente coletados do usu´ario e de outras entidades ao redor, a fim de fornecer o melhor cen´ario poss´ıvel (seguro e de interesse) de acordo com as caracter´ısticas e interesses dos usu´arios. 2 Trabalhos Relacionados No projeto de pesquisa realizado durante o mestrado, dois prot´otipos foram desenvolvidos que fizeram uso de um servidor de eventos [12] capaz de captar mudan¸cas nas informa¸c˜oes de perfil e contexto do usu´ario m´ovel e de servi¸cos Web remotos, conforme apresentado na Figura 2. No primeiro prot´otipo (Fig. 2a), o Guia Tur´ıstico DroidGuide [11] permitiu a coleta de informa¸c˜oes de perfil e contexto tur´ısticas a partir do dispositivo m´ovel e o compartilhamento destas informa¸c˜oes com servi¸cos Web sens´ıveis ao contexto relacionados `as atividades tur´ısticas na regi˜ao. Atrav´es da gest˜ao de informa¸c˜oes de perfil e contexto no dispositivo e no servidor remoto de dados, o servi¸co tur´ıstico foi capaz de sugerir atra¸c˜oes tur´ısticas que melhor se enquadravam nos interesses de usu´arios m´oveis, al´em de receberem informa¸c˜oes a partir de servi¸cos remotos em fun¸c˜ao de seus interesses e informa¸c˜oes de contexto, tais como dados meteorol´ogicos, de tr´afego e informa¸c˜oes tur´ısticas. No segundo prot´otipo (Fig. 2b), apresentamos a viabilidade na utiliza¸c˜ao de arca- bou¸cos Web na constru¸c˜ao de prot´otipos de aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis e ub´ıquos sens´ıveis ao contexto e coletivos. O Servi¸co de Contexto de Emergˆencias ou DECS1 permite o geren- ciamento de eventos de emergˆencia, de unidades m´oveis de emergˆencia (i.e., ambulˆancias, viaturas policiais e do corpo de bombeiros) e de marcos fixos tais como hospitais e delega- cias. O uso de tecnologias Web tais como o navegador Web, HTTP e AJAX possibilitaram a an´alise de prot´otipos de servi¸cos Ub´ıquos de uma forma coletiva, onde cada janela ou aba do navegador Web desempenhou o papel de cliente m´ovel ou fixo. No desenvolvimento de ambos prot´otipos, entretanto, a utiliza¸c˜ao de servi¸cos Web foi realizada de forma abstrata, j´a que este n˜ao era o foco principal do trabalho. Neste caso, desenvolvemos os servi¸cos Web para o envio de notifica¸c˜oes contendo informa¸c˜oes de con- 1 DECS: Droid Emergency Context Service. Waldir Ribeiro Pires Junior 12
  13. 13. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Figura 2: Os prot´otipos DroidGuide (a) e DECS (b) desenvolvidos durante o trabalho de mestrado [12]. texto global ou remoto para o usu´ario m´ovel. Estes servi¸cos n˜ao possu´ıam a capacidade de processamento de informa¸c˜oes de perfil e contexto compostas (m´ultiplas vari´aveis, com- bina¸c˜ao entre vari´aveis) e complexas (mais de um servi¸co elementar). Por exemplo, as informa¸c˜oes de localiza¸c˜ao e de perfil foram utilizadas por servi¸cos de uma forma bem simples, n˜ao possibilitando inferˆencias sobre as informa¸c˜oes compartilhadas pelos servi¸cos Web. Imaginemos um cen´ario onde usu´arios m´oveis desejam ou necessitam utilizar servi¸cos mais complexos, que possam oferecer de uma forma mais inteligente e abrangente in- forma¸c˜oes de interesse para o mesmo. Podemos citar o exemplo de um servi¸co de busca de passageiros (passenger pickup service) em um aeroporto, onde o servi¸co m´ovel ´e res- pons´avel por buscar ou levar um passageiro ao aeroporto, conforme apresentado na Fi- gura 3. Esta atividade necessita de diversas informa¸c˜oes de perfil e contexto, tais como a distˆancia, a situa¸c˜ao do tr´afego da origem ao destino (gest˜ao de rotas), autonomia do autom´ovel (i.e., combust´ıvel dispon´ıvel) que efetuar´a a busca ou retorno, situa¸c˜ao do ae- Waldir Ribeiro Pires Junior 13
  14. 14. 2.1 Servi¸cos Web Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG Figura 3: Um exemplo de um servi¸co m´ovel para passageiros em aeroportos. roporto e do voo, per´ıodo de espera no desembarque/embarque, informa¸c˜oes clim´aticas da regi˜ao, caracter´ısticas e estado do passageiro (i.e., tipo e quantidade de bagagem, si- tua¸c˜ao, interesses e desejos, etc.). Esta abordagem apresenta diversos desafios, tais como algumas caracter´ısticas e limita¸c˜oes presentes em dispositivos m´oveis (i.e., heterogenei- dade, mobilidade, confiabilidade, seguran¸ca, etc.), o processo de composi¸c˜ao de servi¸cos m´oveis/remotos e o compartilhamento de informa¸c˜oes entre servi¸cos (s2s) e entre servi¸cos e o usu´ario m´ovel (s2c). 2.1 Servi¸cos Web Alguns trabalhos existentes na ´area de servi¸cos Web ou Web Services j´a oferecem a pos- sibilidade de integra¸c˜ao de servi¸cos e recursos com aplica¸c˜oes residentes em dispositivos m´oveis, como em Christensen et al. [5], em Chakraborty et al. [3], em Ingstrup et al. [1]. Debaty et al. [8] propˆoe uma aplica¸c˜ao que permite acesso a dados m´oveis e sens´ıveis ao contexto em uma variedade de ambientes computacionais ub´ıquos. As tecnologias de Servi¸cos Web ou Web Services tˆem sido consideradas como solu¸c˜oes promissoras em ambientes computacionais ub´ıquos heterogˆeneos. A principal raz˜ao disto est´a no fato destes servi¸cos utilizarem padr˜oes como o XML e o SOAP, provendo a in- Waldir Ribeiro Pires Junior 14
  15. 15. 2.1 Servi¸cos Web Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG teroperabilidade entre servi¸cos e entre clientes, e sua alta capacidade de integra¸c˜ao em processos de neg´ocio (e.g., B2B2 e B2C3). Diversos servi¸cos Web j´a est˜ao dispon´ıveis para uso por aplica¸c˜oes, e servi¸cos adicionais direcionados em informa¸c˜oes de perfil e contexto podem ser criados com o objetivo de prover suporte a aplica¸c˜oes em execu¸c˜ao nos diversos tipos de dispositivos m´oveis existentes. Podemos destacar algumas propostas de Work- flows de servi¸cos Web para ambientes ub´ıquos que consideram mudan¸cas de dados de perfil e contexto, tais como em Joohyun et al. [10] e em Cho et al. [4]. 2.1.1 Composi¸c˜ao de Servi¸cos Web Os servi¸cos dispon´ıveis em ambientes ub´ıquos precisam tamb´em prover de uma forma autom´atica a adapta¸c˜ao para usu´arios m´oveis de acordo com as informa¸c˜oes dinˆamicas de perfil e contexto que podem ser obtidas tanto do usu´ario quanto do ambiente em que ele est´a. Em alguns casos, a composi¸c˜ao de servi¸cos ser torna poss´ıvel e ´util, onde uma combina¸c˜ao de servi¸cos Web semelhantes e/ou complementares seria disponibilizada ao usu´ario. O principal objetivo da composi¸c˜ao est´a na satisfa¸c˜ao das necessidades do usu´ario atrav´es da combina¸c˜ao de servi¸cos elementares criados ou j´a existentes, em situa¸c˜oes onde n˜ao h´a um servi¸co dispon´ıvel no ambiente capaz de realizar uma determinada funciona- lidade. Urbieta et al. [14] destaca a composi¸c˜ao de servi¸cos em ambientes inteligentes e dinˆamicos focando nas seguintes caracter´ısticas: especifica¸c˜ao (i.e., qualidade, uso de recursos, etc.), execu¸c˜ao (i.e., contingˆencia e escalabilidade) e disponibilidade (i.e., topo- logia, infraestrutura, etc.), usabilidade, adaptabilidade e eficiˆencia no seu uso. Bronsted et al. [1] apresenta a composi¸c˜ao de servi¸cos como sendo uma composi¸c˜ao de quatro principais ´areas: ciˆencia de contexto, gerenciamento de contingˆencias, gerenciamento da heterogeneidade de dispositivos e prover recursos aos usu´arios m´oveis. Podemos destacar alguns trabalhos j´a desenvolvidos que apresentam algumas carac- ter´ısticas da composi¸c˜ao de servi¸cos em aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis. Chakraborty et al. [3] apresenta algumas limita¸c˜oes existentes na computa¸c˜ao ub´ıqua no que diz respeito a composi¸c˜ao de servi¸cos nestes tipos de ambientes, j´a que a composi¸c˜ao ´e aplicada em boa 2 B2B: Business to Business 3 B2C: Business to Client Waldir Ribeiro Pires Junior 15
  16. 16. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG parte nos ambientes Web distribu´ıdos. ´E destacado algumas caracter´ısticas espec´ıficas tais como a mobilidade, heterogeneidade em dispositivos, confiabilidade e a variabilidade de recursos no ambiente computacional. Nesta proposta, Chakraborty et al. [3] apresenta uma abordagem distribu´ıda nos processos de descoberta e intermedia¸c˜ao para possibili- tar a composi¸c˜ao de servi¸cos em ambientes m´oveis levando em considera¸c˜ao as limita¸c˜oes apresentadas acima. Quatro t´opicos essenciais s˜ao apresentados no que diz respeito a com- posi¸c˜ao de servi¸cos m´oveis: (a) um modelo distribu´ıdo de coordena¸c˜ao, (b) heterogeneidade de recursos e ciˆencia do contexto, (c) gerenciamento da mobilidade e adaptabilidade e (d) tolerancia a falhas e confiabilidade. No nosso trabalho, desejamos estender a coleta e compartilhamento de informa¸c˜oes de perfil e contexto atrav´es do uso de servi¸cos Web compostos a fim de possibilitar ao usu´ario servi¸cos mais sofisticados envolvendo tamb´em dispositivos de HW (sensores, atuadores, dispositivos embarcados) e componentes de SW (servi¸cos, aplicativos e sistemas). Esta extens˜ao inclui a constru¸c˜ao de uma ferramenta de projeto capaz de criar composi¸c˜oes entre servi¸cos Web elementares para aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis. 3 Metodologia Esta se¸c˜ao apresenta metodologia proposta para o projeto de pesquisa em quest˜ao. ´E apresentado nesta se¸c˜ao o desenvolvimento de projeto a ser aplicado e o plano de trabalho. 3.1 Desenvolvimento de Projeto Para o desenvolvimento deste projeto, prop˜oe-se a execu¸c˜ao das seguintes atividades: 1. Pesquisa Bibliogr´afica: elabora¸c˜ao e estudo em forma de pesquisa bibliogr´afica a fim de levantar as informa¸c˜oes sobre padr˜oes, tecnologias, protocolos, arquiteturas e propostas existentes de servi¸cos em aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis e ub´ıquos; • Levantamento e associa¸c˜ao com as ´areas correlacionadas: vis˜ao com- putacional (VC), engenharia de SW, sistemas distribu´ıdos, redes complexas, inteligˆencia artificial (IA), dentre outras. Waldir Ribeiro Pires Junior 16
  17. 17. 3.2 Plano de Trabalho Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG 2. Fundamenta¸c˜ao Te´orica: Realizaremos a caracteriza¸c˜ao do problema da com- posi¸c˜ao de servi¸cos m´oveis e do uso destes por aplica¸c˜oes e servi¸cos m´oveis e ub´ıquos. A pesquisa e defini¸c˜ao de algoritmos relacionados ser˜ao tamb´em realizadas nesta etapa do projeto. 3. Identifica¸c˜ao de Requisitos: Defini¸c˜ao dos requisitos para o desenvolvimento de prot´otipos de aplica¸c˜oes servidoras respons´aveis por armazenar, compor e prover servi¸cos compostos para usu´arios m´oveis correlacionado com os itens (1) e (2). 4. Levantamento e sele¸c˜ao de cen´arios de uso: avaliar e estudar a viabilidade de cen´arios de uso aplic´aveis para a aplicabilidade de sistemas ub´ıquos/pervasivos. 5. Constru¸c˜ao de simula¸c˜ao: defini¸c˜ao de componentes de HW e SW necess´arios para a simula¸c˜ao de ambientes ub´ıquos/pervasivos 6. Prot´otipos: Desenvolvimento de prot´otipos de aplica¸c˜oes servidoras e clientes que utilizem os servi¸cos identificados/selecionados. 7. An´alise de Resultados: Avalia¸c˜ao dos prot´otipos desenvolvidos a fim de avaliar- mos a escalabilidade, a capacidade e a viabilidade na constru¸c˜ao de servi¸cos m´oveis e ub´ıquos. • An´alise: avalia¸c˜oes qualitativas e quantitativas de simula¸c˜oes e com usu´arios reais. 3.2 Plano de Trabalho O plano de trabalho para o projeto de pesquisa proposto engloba as seguintes atividades cont´ınuas durante todos os ciclos do projeto de pesquisa proposto: • Orienta¸c˜oes: capta¸c˜ao de alunos, professores e pesquisadores de gradua¸c˜ao, mes- trado e doutorado nas ´areas correlacionadas. • Parcerias: busca de parcerias com outras entidades (i.e. institui¸c˜oes e empresas) e laborat´orios a fim de promover a colabora¸c˜ao entre diferentes ´areas da computa¸c˜ao e tecnologias. Waldir Ribeiro Pires Junior 17
  18. 18. Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG T´ıtulo Descri¸c˜ao UbiComp ACM International Joint Conference on Pervasive and Ubiquitous Computing - http://ubicomp.org Mobiquitous International Conference on Mobile and Ubiquitous Systems: Computing, Networking and Services - http://mobiquitous.org PerCom International Conference on Pervasive Computing and Communications - http://www.percom.org UbiComm International Conference on Mobile Ubiquitous Computing, Systems, Services and Techno- logies - http://www.iaria.org/conferences/UBICOMM.html Peccs International Conference on Pervasive and Embedded Computing and Communication Sys- tems - http://www.peccs.org WNMC Wireless and Mobile Networking Conference - http://wmnc2014.uc.pt/ MobiCom The Annual International Conference on Mobile Computing and Networking - http://www.sigmobile.org/mobicom/ MobiCase International Conference on Mobile Computing, Applications and Services - http://mobicase.org/2014/show/home IEEE Pervasive Computing IEEE Pervasive Computing - http://www.computer.org/portal/web/computingnow/pervasivecomputing Springer PUC Personal and Ubiquitous Computing - http://www.interaction- design.org/references/periodicals/personal and ubiquitous computing.html Tabela 1: Principais conferˆencias e peri´odicos nas ´areas de Computa¸c˜ao M´ovel e Ub´ıqua. • Artigos: publica¸c˜oes dos resultados nas principais conferˆencias e peri´odicos na ´area, algumas destas listadas na tabela 1. 4 Considera¸c˜oes Finais Podemos destacar nesta se¸c˜ao alguns laborat´orios de pesquisa existentes que j´a possuem projetos de pesquisa na ´area de computa¸c˜ao m´ovel e ub´ıqua e que poderiam colaborar neste projeto. O objetivo da colabora¸c˜ao ´e prover a troca de conhecimento nas diversas ´areas e o aumento da qualidade da pesquisa de forma distribu´ıda e colaborativa. Podemos destacar dois principais laborat´orios: o Mobilis (DCC-UFMG) e o iMobilis (DECOM-UFOP). O grupo de pesquisa Mobilis4 do Departamento de Ciˆencia da Computa¸c˜ao da UFMG teve como objetivo o desenvolvimento de aplicativos s servi¸cos adaptativos em dispositi- vos m´oveis. Este projeto teve como parceiros as universidades PUC-Rio (Laboratory for Advanced Collaboration5) e a Universidade T´ecnica de Dresden na Alemanha. Em Dezem- bro de 2008, o prot´otipo DroidGuide foi apresentado na Universidade T´ecnica de Dresden como resultado de pesquisa durante o ano de 2008. O grupo de pesquisa iMobilis6 da Universidade Federal de Ouro Preto foi criado 4 http://www.dcc.ufmg.br/dcc/?q=en/node/610 5 http://www.lac.inf.puc-rio.br/ 6 http://www.decom.ufop.br/imobilis/ Waldir Ribeiro Pires Junior 18
  19. 19. REFERˆENCIAS Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG em 2010 para o desenvolvimento de pesquisa nas ´areas de computa¸c˜ao m´ovel e ub´ıqua utilizando sistemas embutidos e plataformas m´oveis baseadas em Android e iOS. Podemos destacar com um grande avan¸co deste grupo a constru¸c˜ao de aplicativos m´oveis, tais como o Cloud Tourism[7], Cidades Inteligentes [6] e Autom´oveis Inteligentes [2]. Referˆencias [1] Jeppe Brønsted, Klaus Marius Hansen, and Mads Ingstrup. Service composition issues in pervasive computing. IEEE Pervasive Computing, 9(1):62–70, January 2010. [2] Carros inteligentes. http : //www.decom.ufop.br/imobilis/?pageid = 110. [3] Dipanjan Chakraborty, Anupam Joshi, Tim Finin, and Yelena Yesha. Service com- position for mobile environments. Networking Applications, 10(4):435–451, 2005. [4] Yongyun Cho, Jongsun Choi, and Jaeyoung Choi. A context-aware workflow system for a smart home. In Proceedings of the 2007 International Conference on Con- vergence Information Technology, ICCIT ’07, pages 95–100, Washington, DC, USA, 2007. IEEE Computer Society. [5] Jason H. Christensen. Using restful web-services and cloud computing to create next generation mobile applications. OOPSLA ’09: Proceeding of the 24th ACM SIGPLAN conference companion on Object oriented programming systems languages and applications, pages 627–634, 2009. [6] Construindo cidades inteligentes. http : //www.decom.ufop.br/imobilis/?pageid = 71. [7] Cloud tourism. http : //www.decom.ufop.br/imobilis/?pageid = 66. [8] Philippe Debaty, Patrick Goddi, Patrick Goddi, Alex Vorbau, and Alex Vorbau. Integrating the physical world with the web to enable context-enhanced services, 2003. Waldir Ribeiro Pires Junior 19
  20. 20. REFERˆENCIAS Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG [9] Anind K. Dey. Understanding and using context. Personal Ubiquitous Comput., 5(1):4–7, 2001. [10] Joohyun Han, Yongyun Cho, and Jaeyoung Choi. Context-aware workflow language based on web services for ubiquitous computing. In Proceedings of the 2005 Interna- tional Conference on Computational Science and Its Applications - Volume Part II, ICCSA’05, pages 1008–1017, Berlin, Heidelberg, 2005. Springer-Verlag. [11] R. A. R. ; LOUREIRO Antonio Alfredo PIRES J´UNIOR, W. R. ; OLIVEIRA. Using a cloud-based event service for managing context information in mobile and ubiquitous systems. XV Workshop de Gerˆencia e Opera¸c˜ao de Redes e Servi¸cos (WGRS 2010), pages 117–129, 2010. [12] Loureiro A.F. Rabelo R. O. Pires Jr, W. R. Um servidor de gerenciamento de eventos para o compartilhamento de dados de perfil e contexto em aplica¸c˜oes m´oveis. Master’s thesis, Departamento de Ciˆencia da Computa¸c˜ao, Universidade Federal de Minas Gerais, 2010. [13] Pablo Rossi and Zahir Tari. Software adaptation for service-oriented systems. In MW4SOC ’06: Proceedings of the 1st workshop on Middleware for Service Oriented Computing (MW4SOC 2006), pages 12–17, New York, NY, USA, 2006. ACM. [14] Aitor Urbieta, Guillermo Barrutieta, Jorge Parra, and Aitor Uribarren. A survey of dynamic service composition approaches for ambient systems. In Proceedings of the 2008 Ambi-Sys Workshop on Software Organisation and MonIToring of Ambi- ent Systems, SOMITAS ’08, pages 1:1–1:8, ICST, Brussels, Belgium, Belgium, 2008. ICST (Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering). [15] Luis M. Vaquero, Luis Rodero-Merino, Juan Caceres, and Maik Lindner. A break in the clouds: Towards a cloud definition. SIGCOMM Comput. Commun. Rev., 39(1):50–55, December 2008. Waldir Ribeiro Pires Junior 20
  21. 21. REFERˆENCIAS Proposta de Projeto de Pesquisa - DECOM/CEFET-MG [16] Mark Weiser. The computer for the 21st century. http://www.ubiq.com/hypertext/ weiser/SciAmDraft3.html, 1991. [Online; accessed 10-May-2014]. Waldir Ribeiro Pires Junior 21

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