Μοντελοποίηση και αρχιτεκτονική συστημάτων κινητού υπολογισμού

Abstract

A Pervasive Computing system has to deal with the contextual information (context), which characterizes the current situation of the involved entities (e.g., users, mobile devices). There are different scientific fields studying the various problems that may arise, depending on the aspect from which they are observed. This thesis studies issues related to the capability of a pervasive system on adapting its behavior to the involved entities’ context/situation. Specifically, the interaction between the user and such system has to be less intruding as long as the latter recognizes the current user situation and adapts its functions accordingly. Hence, the human intervention is kept to a minimum since such system is designed to bother the user as little as possible. The thesis focuses on context knowledge representation and management as well as on algorithmic issues related to contextual information dissemination. Such issues comprise the concept of Context Awareness. Problems that have been studied include context representation, interpretation, sensing, discovery and inference along with the capacity of a system to reason about context and perform certain (pre)defined tasks in advance. Through approximate reasoning (Fuzzy Sets Theory), bio-mimetic dissemination algorithms (Epidemical Spreading) and the appropriate derived algorithms the aforementioned problems have been modeled and studied. Consequently, in this thesis, the semantic enhancement of context, context fusion/inference, context adaptation, collaborative context awareness and context discovery issues have been clearly shown.

Τα συστήματα Διάχυτου Υπολογισμού καλούνται να διαχειριστούν την πληροφορία πλαισίου (context) που χαρακτηρίζει την περιρρέουσα κατάσταση των επενεργουσών οντοτήτων (π.χ., χρήστες, φορητοί υπολογιστές). Οι επιστημονικοί τομείς που εμπλέκονται ποικίλουν ανάλογα με τη σκοπιά από την οποία μελετώνται τα ζητήματα που ανακύπτουν. Στην παρούσα Διατριβή εξετάζονται θέματα που αφορούν τον τρόπο προσαρμογής των συστημάτων Διάχυτου Υπολογισμού στη συμπεριφορά των οντοτήτων αυτών βάσει της κατάστασής τους, καθώς και την ικανότητά τους να λαμβάνουν αυτόνομα αποφάσεις ελαχιστοποιώντας τη συμβολή, διαμεσολάβηση και παρέμβαση των οντοτήτων. Συγκεκριμένα, έμφαση δίνεται σε μοντέλα αναπαράστασης και διαχείρισης πλαισίου καθώς και σε αλγοριθμικά θέματα διάχυσης πλαισίου που συνεπικουρούν την έννοια της Επίγνωσης Πλαισίου. Τα προβλήματα που μελετήθηκαν αποτελούν η αναπαράσταση, η ανακάλυψη, η ερμηνεία και ο συμπερασμός πλαισίου καθώς και η ικανότητα ενός συστήματος επίγνωσης πλαισίου να συλλογίζεται και να προσαρμόζεται βάσει της περιρρέουσας κατάστασης προκειμένου να προβαίνει σε (προ)καθορισμένες ενέργειες. Με τη βοήθεια σχημάτων προσεγγιστικού συμπερασμού γνώσης (Θεωρία Ασαφών Συνόλων), βιο-μιμητικών αλγορίθμων διάχυσης πληροφορίας (Επιδημικοί Αλγόριθμοι) και κατάλληλων αλγορίθμων που προτάθηκαν κατέστη δυνατό να μοντελοποιηθούν τα εξεταζόμενα προβλήματα. Συνεπώς, αναδείχθηκαν ξεκάθαρα τα ζητήματα σημασιολογικής επαύξησης του πλαισίου, σύντηξης και ανάκτησης ελλιπούς πλαισίου, προσαρμοστικότητας καταστάσεων, βιο-μιμητικής συνεργατικής συμπεριφοράς οντοτήτων και ανακάλυψης πλαισίου σε κατανεμημένα περιβάλλοντα.