1 SISTEME DE CALCUL SENZITIVE LA CONTEXT

1.1 Sisteme de calcul omniprezente

Progresul tehnologic ofer resurse sporite sistemelor de calcul. Sistemele actuale sunt din ce n ce mai inteligente, adaptabile n funcie de context. Noua direcie se numete Ubiquitous Computing, n traducere calcul omniprezent.Odat cu dezvoltarea sistemelor de calcul crete i relaia cantitativ dintre calculator i utilizator. Dac aceasta era unu la unu la nceput, acum este mai muli la unul, adic un utilizator lucreaz cu mai multe echipamente de calcul simultan.

Mark Weisser a prezentat n 1991 n lucrarea s The computer for 21st century o viziune asupra calculului omniprezent (ubiquitous computing). Un alt termen utilizat

este acela de calcul penetrant (pervasive computing), transparent fa de utilizator. Comisia european folosete termenul de inteligen ambiant. Primele cercetri au fost fcute de Olivetti Active Badge n 1992, Schilit n 1994, Pascoe,Ryan i Morse n 1995.

Din punct de vedere al interaciunii calculator-utilizator (HCI=Human Computer Interaction) este important integrarea fizic i nglobarea tehnologiilor de calcul i comunicaie i a instrumentelor de lucru n mediu pentru o mai uoar operare. Termenii de calm computing, invisible computing, disappearing computer[Albrecht Schmidt, 2002] descriu interaciunea utilizator-calculator n calculul omniprezent. Aceti termeni nu refer calculatorul din punct de vedere fizic, ci modalitatea n care omul percepe sistemul de calcul. Pentru a obine acest lucru interciunea trebuie integrat cu taskul principal al utilizatorului. Utilizatorul intercioneaz nc cu instrumente care l ajut s realizeze o anumit funcie, dar interaciunea este focalizat asupra taskului propriu-zis. Acest lucru este n contrast cu modul obinuit de utilizare a calculatorului n care accentul se pune pe calculator i nu pe un anumit task. nglobarea interaciunii n taskuri este abordarea necesar n direcia calculului omniprezent.

Interaciunea explicit utilizat n calculatoarele convenionale, prezint un plus de flexibilitate n funciile realizate de sistemul de calcul. Modalitile de interaciune variaz ntre linia de comand, interfa grafic, interfa vocal, interfa senzorial. ndiferent de modalitate, utilizatorul trebuie s interacioneze cu calculatorul. O alt problem n metodele de interaciune conversaional este aceea legat de componentele de interfa ce pot fi fizic distribuite i dependente unele de altele. Pe de alt parte, exist posibilitatea ca mai multe aplicaii s se execute n acelai timp, iar intrrile s fie direcionate ctre o anumit aplicaie. Acest lucru duce la o interfa complex i necesit o atenie sporit a utilizatorului. Cnd interaciunea este nglobat, ea se produce n context. Mediul fizic, situaii, rolul utilizatorului, relaia acestuia cu ceilali utilizatori i cu mediul, obiectivele i preferinele lui pot fi importante surse de informaie. Utilizarea informaiei cnd se realizeaz un sistem senzitiv la context poate face procesul de interaciune explicit mai uor sau chiar poate elimina interaciunea explicit. O reducere a interaciunii explicite va reduce i

cantitatea de atenie necesar utilizatorului. De aici ns apare ntrebarea: Cum s se achizitioneze i s se furnizeze contextul?

n calculul omniprezent interaciunea cu calculatoarele se realizez n context, iar contextul conteaz nu numai pentru utilizatori, dar i pentru sistem n mod indirect. Ateptrile utilizatorului despre sistem i anticiparea reaciei sistemului cu care interacioneaz acesta este foarte dependent de situaie i mediu, ca i de experiena anterioar. Interactiunea n lumea fizic se produce de la o vrst timpurie i cunotinele referitoare la reaciile mediului se acumuleaz de-a lungul unei viei. Aceste cunotine permit o comportare inteligent, n particular abilitatea de a prezice reacia este un avantaj major i esenial pentru supravieuire. Multe ateptri sunt doar exploatate din experiena anterioar.

1.2 Sisteme senzitive la context

Scopul aplicaiilor senzitive la context este de a mbuntii interaciunea cu sistemul de calcul i de a automatiza activitatea implementat n aplicaie.

Problema sistemelor senzitive la context se pune de ceva timp n tehnica de calcul.

Exist proiecte n desfurare i se fac cercetri n acesat direcie. Multe din aplicaiile distribuite utilizeaz infrastructura de comunicaie existent. Din acest categorie fac parte aplicaiile mobile care trebuie s se adapteze schimbrilor de mediu. Aceste aplicaii adaptive [ A Survey of Context-Awareness], necesit asocierea informaiei cu schimbrile mediului. Pentru a se obine acest lucru, aspecte ale mediului trebuie sesizate, deelerite i diseminate corespunztor. Resposabilitatea adaptrii cade n sarcina aplicaiei, application transparent [Noble, 1997] sau asupra sistemului suport, Smart-Its [Malm, 2003]

Adaptarea application-aware se bazeaz pe un parteneriat colaborativ ntre aplicaie i sistemul suport. Aplicaiile adaptive pun accentul pe monitorizarea calitii serviciilor reelei (QoS) cu scopul declanarii adaptrii. Deja prin utilizarea Internetului utilizatorii au acces la imense surse de informaie stocate n fiierele sau baze de date ale calculatoarelor interconectate la Internet. Se prevede utilizarea i a resurselor mici ale sistemelor terminale (calculatoare, artefacte). Toate arhitecturile nou aprute ofer suport pentru intercomunicare i inter-operativitate. Sunt realizate cadre de dezvoltare aplicaii (framework) cu instrumente i servicii necesare pe platforme distribuite eterogene. Un exemplu foarte popular este cel al

cadrului de dezvoltare .NET realizat de firma Microsoft.

Toate sistemele de calcul sunt integrate n contextul global al sistemelor

omniprezente, iar problematica particular a fiecrui domeniu se transform n problematic general a sistemelor de calcul. Evident c sistemele industriale intr i ele n acest categorie. Aplicaiile trebuie s fie inteligente, senzitive la context i cu interfaa automatizat. Interfaa automatizat se refer la interaciunea cu utilizatorul sau la un sistem automat de comand i control.

Un tip particular de aplicaii l constituie cele senzitive la context (context-aware applications). Aplicaiile senzitive la context utilizeaz date bazate pe locaie pentru a

declana o comportare predefinit [Schmidt, 2002]. Exemple de aplicaii senzitive la context sunt: agenii de notificare, agenii de naintare apeluri, agenii de interfa utilizator.

Alte forme de informaie contextul sunt: factori umani (obiceiuri, emoii, dinamic de grup), taskuri (activitate spontan, taskuri angajate, scopuri generale), aspecte ale mediului fizic( zgomot, lumin, presiune) i infrastructur (resurse, comunicaie, performan). Problematica contextului se poate privi din urmtoarele puncte de vedere:

Noiunea de context i reprezentarea lui n aplicaii Utilizarea informaiei de context n dezvoltarea aplicaiilor Arhitecturi software utilizate n dezvoltarea aplicaiilor senzitive la context i

infrastructura necesar. Este clar tendina n cercetrile actuale de la cele tehnice de dezvoltare la cele de comportament (utilizare).

Mediile senzitive la context stau la baza sistemelor moderne de calcul. Pentru uurin n utilizare, proiectare i ntreinere sistemele moderne sunt sisteme cu medii de lucru inteligente.

Un mediu de lucru inteligent este un mediu care deservete utilizatorul furnizndu-i n mod automat serviciile necesare. El conine un numr mare de senzori interconectai, actuatori, interfee utilizator, echipamente pentru stocarea informaiei i procesarea ei i alte servicii. Serviciile disponibile ntr-un mediu inteligent pot fi mprite n trei categorii:

Servicii de control mediu Servicii de manipulare a informaiei: obinere, cutare, procesare, sortare, etc. Servicii de comunicare ntre entiti corespondente.

Avantajul principal al unui mediu inteligent este de mbuntire a activitilor i cretere a performanei. Se ctig timp prin decizii automate, sunt disponibile automat toate informaiile necesare, exist un istoric care se poate ulterior analiza scenariile existente i construi altele.

Un astfel de mediu este util n orice domeniu, de la cel industrial la cel casnic.

Mediul inteligent este senzitiv la context i are un comportament inteligent n funcie de contextul existent. El realizeaz urmtoarele activiti:

- achiziioneaz (colecteaz) informaie de la senzori i baze de date - recunote contextul pentru informaia colectat - alege aciunile relevante pentru contextul existent - execut operaiile selectate.

1.3 Mediu senzitiv la context

Aplicaiile senzitive la context sunt sisteme de calcul care utilizeaz informaia existent implicit n sistem spre deosebire de sistemele de calcul tradiionale care necesit interaciune explicit. Scopul principal al aplicaiilor este de a oferi servicii. Dac aceste servicii pot fi oferite oriunde, oricnd i automat. Atunci sistemele sunt senzitive la context. Problematica proiectrii sistemelor senzitive la context este foarte complex i n desfurare.

Un mediu senzitiv la context este un mediu care ofer toate resursele necesare funcionarii unui sistem (hardware sau software). Se poate spune un mediu inteligent. Orientarea pe aspecte (Aspect Orientation) este o metodologie nou n dezvoltarea sistemelor de calcul care promite mbunirea scalabilitii i a performanei sistemelor de calcul.

Procesul de dezvoltare a sistemelor de calcul implic urmtoarele faze: - analiz - proiectare In general modificarea unei faze implic modificarea celorlalte. Devoltarea orientat

pe aspecte (DOA) presupune separarea problemelor cu scopul de a obine proprietile dorite ale unui sistem de calcul: extensibilitate, modularitate, etc.

O problem se refer la o proprietate funcional sau nefuncional a unui sistem ca: securitate, sincronizare, conectare, etc.

1.3.1 Cerine de infrastructura senzitiv la context

Activitile necesare unui mediu inteligent includ: 1. identificarea informaiilor necesare pentru a oferi un mediu senzitiv la context; 2. gasirea entitilor ce pot furniza informaiile de la punctul 1; 3. colectarea i stocarea informaiilor specificate n timp real; 4. identificarea scenariilor necesare pentru a oferi mediul senzitv la context; 5. execuia scenariilor identificate la punctul 4.

Se poate observa de aici, c aplicaiile senzitive la context desfoar activiti de comunicare ntre resurse, colectare date, stocare i management date, i adaptare corespunztoare necesitilor de moment. Se pot identifica urmtoarele pri componente ale unui sistem senzitiv la context[11]: infrastructura SC i aplicaiile SC (SC=senzitive la context). Infrastructura SC este responsabil de colectarea, managementul i livrarea contextului necesar aplicaiilor SC. Aplicaiile SC sunt responsabile cu adaptarea.

1.3.2 Definiia contextului

Definiia contextului n DEX este : Concurs de mprejurri n care se produce un fenomen; condiie; conjunctur; circumstan.

Definiia contextului dat de Abowd[Abowd, 1997] este Contextul este orice informaie care poate fi utilizat pentru a caracteriza o situaie a unei entiti. O entitate fiind o persoan, un loc, un obiect care este considerat relevant interaciunii dintre utilizator i o aplicaie, inclusiv utilizatorul i aplicaia.

Se poate vorbi de context primar care caracterizeaz entitatea i context secundar care reprezint o referin la entitate.

Un sistem este senzitiv la context dac utilizeaz contextul pentru a furniza informaie relevant sau servicii unui actor (utilizator al sistemului) n funcie de aciunile acestuia.

Chen i Kotz realizeaz o distincie ntre ce este critic (caracteristici care determin comportamentul) i ceea ce este relevant, dar nu critic. Primul se numete context activ, iar cel de-al doilea context pasiv.

Un mediu senzitiv la context parcurge urmtoarele etape:

1.3.3 Tipuri de context

In documentaii sunt evideniate patru dimensiuni de context:

Locaie

Identitate (atribute obiect)

Timp

Mediu sau activitate Aplicaiile senzitive la context au fost clasificate n:

Aplicaii reactive i proactive

Aplicaii continue care se schimb cu contextul n schimbare; Aplicaii discrete cu un motor declanator la obinerea contextului

Day i Abowd au clasificat aplicaiile n funcie de contextul primar n: - 4 tipuri de context primar:

o activitate o identitate o locaie o timp

- 3 tipuri de context senzitiv: o prezentarea informaiilor i serviciilor o execuia automat a unui serviciu o urmrirea contextului pentru o folosire ulterioar

1.3.4 Deducerea contextului

Deducerea contextului implic utilizarea lui, de exemplu pentru adaptare. Contextul reprezint informaie i servicii i poate fi real sau virtual(fig. Informaii context).

Capteaz

Proceseaz Prezint/ Acioneaz

Senzori

Informaie existent

Modele user

Modele task

Stare

echipamente

Interaciune user

Setri explicite

CC OO NN TT EE XX TT

Figura 1-1 Etape mediu senzitiv la context

Contextul se schimb gradual i semi-transparent. In deducerea contextului se poate utiliza un istoric al contextului i un context partajat. Utilizare n : detecia schimbrilor, predicie i raionament. Schmit combin senzorii fizici i logici n senzori abstractici (cues) din care deriv contextul.

1.4 Modelarea contextului n dezvoltarea sistemelor

Contextul joac un rol important n dezvoltarea sistemelor de calcul, mai ales n domenii n care intervine raionamentul (nelegerea, interpretarea, diagnoza, etc.). Aceste activiti se bazeaz pe fundamente sau experien, care n general nu este explicit, dar furnizeaz dimensiunile conceptuale necesare cunotinelor.

Contextul este pe de o parte, o parte a reprezentrii globale. Astfel, contextul, ntr-o accepiune general, are sensul de descriere a situaiilor. Pe de alt parte, contextul este relaionat de cunotine. n raport cu cunotinele, inteligena artificial, n contextul dezvoltrii sistemelor, pune problema reprezentrii contextului.

Sisteme care ofer suport pentru decizie (DDS = Decision Suport Systems) conduc ctre arbori de decizie imposibil de gestionat, datorit mutitudinii de aciuni posibile i evenimente. n practic, pentru a se reduce complexitatea arborelui, se utilizeaz ct mai mult informaie contextual. Consecina este c raionamentul se mut spre diagnoz care se bazeaz pe macro-aciuni.

1.4.1 Reprezentarea contextului n inteligena artificial

n reprezentarea sistemelor expert, cunotinele sunt vzute care reguli de producie. Aceste reguli sunt pri de cunotine din structura if condiie then concluzie. Ele sunt nregistrate n baze de reguli foarte mari, dificil de actualizat. Regulile sunt pri de cunotine structurale, care se presupun uor de neles de ctre experii din domeniu. Lipsurile n structur mpiedic nelegerea (chiar i pentru experii din domeniu) i ntreinerea cunotinelor. S-au fcut cercetri n ceea ce privete structurarea pe baza regulilor, prin mprirea regulilor n pachete, fiecare pachet coninnd un subset de reguli aplicate pentru soluionarea unei anumite probleme[Brezillon, 2001]. O alt abordare propune adugarea de clauze de afiare la partea condiional a regulilor, a. . ele sunt activate numai ntr-un anumit context. Acest lucru presupune adugarea de precondiii (restricii, constrngeri) n clauzele regulilor restricionnd declanarea ntr-un anumit context.

Abordarea arborelui de decizie[Raiffa, 1968] ncearc s reprezinte procesul de decizie pas cu pas. Acest lucru este posibil prin prezena a dou tipuri de noduri: nodurile eveniment i nodurile de decizie. n nodurile de eveniment, calea se separ corespunztor unui eveniment neinflenat de o decizie. ntr-un nod de decizie, se realizeaz o alegere. Acest abordare poate fi o modalitate de structurare a bazelor de reguli. Pentru fiecare nou element analizat n condiii, un nou nod eveniment este creat. Pentru fiecare valoare nou a unui element contextual, o nou ramur este creat .a.m.d. Regul dup regul se construiete un arbore. Frunzele dau concluziile. Problema principal a acestui arbore o

reprezint explozia de combinaii. Numrul de frunze crete exponenial cu adncimea arborelui. Adugarea unui element contextual poate dubla dimensiunea arborelui.

Raionamentul bazat pe cauz (CBR=Case Based Rasoning) este un raionament prin analogie. Pentru rezolvarea problemei curente, cineva selecteaz cea mai similar problem dintr-o baz de probleme i cineva adapteaz manual soluia pentru problema dat[Leake, 1996]. Marele avantaj al acestei abordri l reprezint generalizarea i ntreinerea. Dezavantajul l reprezint lipsa de explicaii privind soluia obinut.

n inteligena artificial, lipsa reprezentrii explicite a contextului este unul din motivele de eec ale multor sisteme bazate pe cunotine (SBC). Astfel n contexte diferite soluiile la aceeai problem sunt diferite. Dintre eecurile sistemelor bazate pe cunotine realizate sunt:

- excluderea utilizatorului din rezolvarea problemei -> caz n care apar probleme neateptate pentru care nu exist soluie implementat. Este, deci necesar o colaborare ntre utilizator i sistem i considerarea contextului n care problema trebuie soluionat.

- SBC-urile nu utilizeaz corect cunotinele. Cunotinele acumulate de la experii umani au o component puternic contextual care n general nu este achiziionat cu cunotinele, accentul fiind pus pe ce i nu pe cum n gsirea soluiei.

- SBC-urile nu pot avea iniial toate cunotinele dorite. Fiecare SBC are resurse limitate pentru rezolvarea problemei i inflen limitat: Cineva nu poate anticipa toate problemele ce pot s apar ntr-un sistem. Acest lucru nseamn c cunotinele trebuie achiziionate incremental la nevoie ntr-un context dat de utilizare.

- SBC-urile nu pot s genereze explicaii relevante pentru utilizatori, deoarece acestea nu tiu contextul n care utilizatorul pune ntrebarea. Singura cale de a genera o explicaie relevant fiind construcia acesteia n colaborare SBC-utilizator.

1.4.2 Puncte de vedere asupra contextului

Exist cel puin dou puncte de vedere asupra contextului: cel al tiinelor cognitive i cel al ingineriei[Brazillon, 2001]. Punctul de vedere al tiinelor cognitive este c, contextul este utilizat pentru a modela interaciunile i situaiile ntr-o lume cu amploare infinit i c dimensiunea uman este cheia n gsirea unui model. Punctul de vedere al ingineriei presupune c contextul este util pentru reprezentarea raionamentului privind un spaiu de stare limitat n care o problem poate fi soluionat.

Multe lucrri n ingineria cunotinelor consider seturi de contexte discrete i ncearc s le lege unele de altele. Crearea unui context din contextele existente face posibilla stabilirea unei ierarhii de contexte n care o formul ce leag dou contexte ce implic o prezumie contextual, reprezint ea nsi un context. Interesul n ierarhia de contexte este c lucrnd asupra unui obiect ntr-un context, se pot obine cunotine despre acel obiect n alt context. Aceste dou contexte diferite pot utiliza cuvinte diferite, iar tratamentul obiectului ntr-unul din ele poate fi mai simplu. n mod contrar n tiinele cognitive, cercettorii nu exclud contexte discrete, dar consider c intereseaz contextul de interaciune, acesta fiind cel perceptibil. Contextul de interaciune evolueaz continuu corespunztor cunotinelor introduse de agenii de interaciune.

Corespunztor punctului de vedere al ingineriei, contextul este considerat la nivelul reprezentrii cunotinelor. Deci, viziunea asupra contextului este static i interesul se pune n managementul contextului. Partea static a contextului fiind ceea ce se poate codifica n proiectare. n ceea ce privete aspectul dinamic, parte a problemei este legat de schimbarea naturii contextului n timp. Aspectele dinamice ale contextului trebuie considerate soluie a problemei. Trebuie luate n consideraie ambele aspecte ale contextului: static (cunotine ce rmn constante n timpul interaciunii) i dinamic (cunotine care se modific n interaciune). Contextul este considerat ca un spaiu de cunotine partajat care este explorat i exploatat de participani n interaciune. Cunotinele contextuale acioneaz ca un filtru care definete, la un moment de timp dat, ce cunotine trebuie luate n considerare (context explicit) i ce cunotine nu sunt necesare sau sunt deja partajate (context implicit). Un context este o structur, un cadru de referin, care permite s nu se exprime totul ntr-o poveste.

Peste aceste dou puncte de vedere constante, contextul posed i o dimensiune temporal care pune ceva probleme n modelare. Aceast dimensiune apare din interaciunile dintre ageni. Cu alte cuvinte fr interciunea acestora nu va mai exist context. n comunicaii, contextul este considerat ca istoric al tuturor apariiilor ntr-o prioad de timp, starea general a cunotinelor agenilor participani la un moment dat de timp i micul set de lucruri la care se ateapt ntr-un anumit moment de timp. Contextul de situaie, declaneaz anumite aciuni i acestea la lor modific contextul de situaie.

1.4.3 Contextul i cunotinele

Prima distinie ntre context i cunotine este c, contextul este orientat pe proces (aciune). Noiunea de context este legat de un cadru de decizie i/sau aciune. Contextul poate fi subiectiv, chiar dac poate fi partajat ntr-o comunitate. Un anumit amnunt poate interesa un profesionist, dar nu pe utilizator.

Contextul implic cunotine teoretice, mai profunde sau de suprafa. Cunotinele conceptuale au multe variabile i deoarece contextul este orientat pe aciune, procesul de proceduralizare este un proces de instaniere. Contextul proceduralizat este o instaniere a unei pri a cunotinelor contextuale. Contextul proceduralizat reprezint cheia n luarea deciziilor sau n aciune. El declaneaz rspunsurile adaptate situaiei. Legtura ntre contextul proceduralizat i luarea deciziilor sau aciune nu este explicit. Un fel de compilare trebuie s se produc care stabilete legtura ntre contextul proceduralizat i aciune.

Nu se poate vorbi de context n afara contextului su. Contextul reprezint ceva n jurul unui articol dnd sens acelui articol. El nu poate fi considerat n afara utilizrii sale. Contextul acioneaz mai mult n interaciunile dintre articole dect n articol. Cunotinele contextuale se refer la viitor i la consecinele aciunilor i intervine n raionamentul de decizie. Contextul este un spaiu partajat de cunotine care este explorat i expoatat de participanii n interaciune. Aceste cunotine partajate includ elemente din domeniu (de exemplu obiecte instaniate i restricii), utilizatori (scopurile lor), mediul nconjurtor (de exemplu cunotine de organizare), interaciunea cu sistemul (istoricul tranzaciilor). Dimensiunea dinamic a contextului prezint de asemenea dificulti n modelare.

1.5 Raionament senzitiv la context pentru ageni autonomi i soluionarea problemelor distribuite cooperative

n lumea real, contextul afecteaz aproape toate aspectele comportamentului. Acest lucru se realizeaz, n general, automat fr efort de raionare. Aceast lucru ar fi o proprietate foarte util unui agent inteligent, care recunoscnd contextul s-i ajusteze comportamentul corespunztor.

Pentru a opera cu succes ntr-un mediu complex, agenii trebuie s aib o comportare senzitiv la context. Contextul reprezint toate aspectele virtuale ale comportrii unui agent. Roy M. Turner a dezvoltat un mecanism CMB (Context Mediated Behavior) [Turner R., 1993] pentru ageni autonomi inteligeni. Contextele sunt reprezentate explicit ca scheme conceptuale (c-scheme). Un agent

i recunoate contextul gsind c-schemele care i se potrivesc. Apoi le unete pentru a frma o reprezentare a contextului curent. Acesta include nu numai o

descriere a contextului, dar i informaii referitoare la modul n care s se comporte n el. Din acel moment, pn la urmtoarea schimbare, cunotinele pentru comportarea senzitiv la context sunt disponibile fr efort suplimentar. Acest lucru este utilizat pentru a influena percepia, pentru a face predicii referitoare la lume, pentru a manipula evenimente neanticipate, pentru a

determina sensul conceptelor dependente de context, pentru focalizarea ateniei i pentru selecia aciunilor. CMB a fost implementat n programul Orca, un controller inteligent pentru vehicule subacvatice autonome.

Comportamentul uman i cel al animalelor este complet dependent de context. Agenii inteligeni trebuie de asemenea s aib o comportare senzitiv la context. Toate programele de inteligen artificial reuite sunt senzitive,. Un agent inteligent care nu se poart corespunztor contextului su este inutil.

Problema care se pune nu este dac exist comportare senzitiv la context, ci cum un agent inteligent poate lua considerare contextul n mod automat?

CMB se bazeaz exclusiv pe comportamentul agentului. Termenul de context se refer la orice configuraie identificabil a mediului nconjurtor, legat de misiunea agentului, caracteristicile agentului i care are influeneaz predictiv comportamentul agentului. Termenul de situaie este utilizat pentru a referi ntregul set de circumstane care nconjoar agentul, incluznd starea proprie intern a agentului. Contextul este astfel reprezentat de elementele unei situaii care ar influena comportarea.

CMB se bazeaz pe ideea c un agent trebuie s aib cunotine explicite despre contextele n care se poate afla el nsui i s le foloseasc cnd se afl n respectivele contexte. n abordarea CMB, cunotinele sunt reprezentate ca scheme contextuale (c-scheme). Fiecare c-schem conine i cunotine descriptive despre un anumit context particular i cunotine prescriptive despre cum un agent trebuie s se comporte n acel context. C-schemele sunt organizate ntr-o memorie conceptual, adresabil dup coninut. Trsturile caracteristice ale situaiei curente sunt utilizate pentru a gsi c-schemele potrivite care sunt unite pentru a crea o vizualizare coerent a contextului agentului. Informaia

contextual prescriptiv este apoi utilizat pentru a aduce comportarea agentului corespunztoare contextului su.

Aceast comportare senzitiv la context are cteva proprieti de dorit. nti este eficient. Cnd situaia se schimb semnificativ, se decide care este contextul corespunztor. Din acel moment pn la o nou schimbare, agentul nu trebuie s mai raioneze referitor la context, el doar folosete setul curent de c-scheme. Acest lucru este n contrast cu planificrile standard de luare a deciziilor n sistemele bazate pe reguli i n alte sisteme de inteligen artificial n care fiecare luare a deciziei implic identificarea contextului curent.

Schimbrile de context => evenimente asincrone

Implementare: - decizii (if, case), polimorfism

Avantaj => adaptabilitate

Aplicare => maini automate la distan:

- culegere automat date

- comenzi automate

- comunicare radio la distana

n al doilea rnd comportatrea senzitiv la context este automat odat ce contextul este recunoscut. Acest lucru nseamn c selecia comportrii se poate face repede, odat ce luarea deciziilor folosete cunotinele contextuale prezente deja la acel moment. Contextul poate preseta o comportare reflex a.. realizarea deciziei nu mai este necesar sau cantitatea de decizie realizat este foarte mic odat de comportamentul este reflexiv.

n al treilea rnd CMB ajut percepia i nelegerea. Odat ce contextul s-a identificat, informaia din c-schema corespunztoare poate fi utilizat ca surs de predicii despre caracteristicile ascunse i sugestii referitoare la datele perceptuale echivoce. Prediciile din c-scheme pot deasemenea ajuta agentul s prezic apariia evenimentelor neanticipate i s le recunoasc cnd apar. n plus multe concepte au semnificaie dependent de context. De exemplu conceptul unui agent apropiat de un alt agent este diferit n cazul utilizrii unei resurse i al concurenei la resursa respectiv. Prin stocarea semnificaiilor dependente de context n c-scheme, CMB alimenteaz nelegerea senzitiv la context.

n final, prin reprezentarea explicit a contextului, CMB deschide calea agenilor pentru a-i ajusta cunotinele conceptuale n timp, bazndu-se pe experiena proprie. Permite, de asemenea manipularea a mai multor cunotine despre contexte similare cunoscute n timp.

Managerul de context al agenilor furnizeaz cele mai bune c-scheme (scheme conceptuale) din memoria s local bazat pe caracteristici ale situaiei curente, le unete pentru a forma o vizualizare a contextului curent.

Infrastructur senzitiv la context Senzori logici (entiti software, componente de reea, ageni software) utilizai pentru colectarea informaiilor de context legate de prezena, locaia, identitatea i profilul

utilizatorilor i serviciilor. O utilizare tipic a contextului implic localizarea serviciilor i utilizatorilor, apelul serviciilor corespunztorcomportamentului utilizatorului, furnizarea de informaie pentru compozitia serviciului, facilitarea mecanismului de comunicaie ad-hoc ntre utilizatori i adaptarea QoS la schimbrile mediului ca rezultat al mobilitii utilizatorului i serviciului. Sunt dou tipuri de infrastructuri senzitive la context:

- pasive - active

Infrastructura pasiv In care contextul este o informaie liniar, care cnd este corect interpretat identific caracteristicile unei entiti. O entitate poate fi o persoan, loc sau echipament sau orice obiect care este relevant interaciunii dintre utilizator i servicii. Mediul la rndul su este o funcie de utilizatori, servicii, resurse i alte entiti n mediu. Se pune accentul pe adunarea i reprezentarea contextului. Un model de date i diseminarea protocolului se va dezvolta pentru a reprezenta, stoca i gestiona informaia de context. Acest lucru include clasificarea surselor de context, furnizarea unei

reprezentri structurale de context unificate i dezvoltarea strategiilor de stocare cu tehnici de replicare a datelor pentru a asigura disponibilitatea i proximitatea informaiei de context.

Infrastructura activa - se refer la mbuntirea surselor de context cu tehnici ce furnizeaz informaie de context inteligent.

1.6 Exemple de aplicaii senzitive la context

1.6.1 Aplicaii senzitive la context

Chen i Kotz prezint dou modaliti de utilizare a contextului n aplicaii: - Context activ senzitiv n care o aplicaie n mod automat se adapteaz contextului

deelerit prin schimbarea comportamentului aplicaiei; - Context pasiv senzitiv n care o aplicaie prezint contextul nou i actualizat unui

utilizator sau l pstreaz persistent pentru o utilizare ulterioar. Multe din aplicaiile distribuite utilizeaz infrastructura de comunicaie existent.

Din acest categorie fac parte aplicaiile mobilwe care trebuie s seadapteze schimbrilor de mediu. Aceste aplicaii adaptive [ A Survey of Context-Awareness], necesit asocierea informaiei cu schimbrile mediului. Pentru a se obine acest lucru, aspecte ale mediului trebuie sesizate, deelerite i diseminate corespunztor. Resposabilitatea adaptrii cade n sarcina aplicaiei, application transparent [Noble, 1997].

Adaptarea application-aware se bazeaz pe un parteneriat colaborativ ntre aplicaie i sistemul suport. Aplicaiile adaptive pun accentul pe monitorizarea calitii serviciilor reelei (QoS) cu scopul declanarii adaptrii. Schilit [Schilit, 1994] descrie ciclul de via senzitiv la context ca fiind format din:

- deelerirea contextului sesizarea sau capturarea contextului - selecia contextului interpretarea - utilizarea contextului.

Capturarea contextului

- de la senzori - starea echipamentelor - informaiile existente - explicit din exterior

1.6.2 Context Toolkit

Day {Dey,99] separ procesul de achziie a contextului de distribuie i utilizare. Framework-ul realizat de el, Context Toolkit, suport achiziia i distribuia contextului utiliznd trei tipuri de abstractizri: widgets, servere, interprei (fig. Arhitectur Context Toolkit)

Context-widget reprezint componente software care furnizeaz aplicaii cu acces la contextul sesizat din mediul de operare. Aceste aplicaii sunt independente de procesul de achziie a contextului, prin ascunderea complexitii senzorilor de aplicaie. Fiecare widget ncapsuleaz stare i un set de evenimente callback. Starea este format din informaie contextual pe care aplicaiile pot s o exploateze prin polling i subscriere. Widget-urile menin deasemenea starea contextual permind altor componente s regseasc informaie istoric de context. Serverele de context sunt utilizate pentru a a colecta ntregul context despre o entitate

particular. Serverul de context este responsabil de subscrierea la fiecare widget care intereseaz i acioneaz ca un proxy pentru aplicaie, colectnd informaie pentru acea entitate particular. Serverul de context poate fi vzut ca un widget de compunere. El are atribute i callback-uri. El poate fi subscris sau pus n poll, iar istoricul su poate fi regsit. Interpreii de context sunt responsabili de implementarea interpretrii informaiei de context. Ei realizeaz transformrile ntre diferitele formate de reprezentare sau unesc diferitele informaii de context pentru a furniza noui reprezentri. n acest model, context-wiget-urile deriv din informaie de context de granulaie fin, care poate fi interpretat i prezentat serverelor de context. Pentru ca aplicaiile s recepioneze notificri despre un anumit tip de context trebuie s subscrie la evenimentele

Aplicaii

Unificator

Senzor Senzor

Widget Widget

Interpret Interpret

Figura 1-2 Arhitectura Context Toolkit

widgetului corespunztor. Cnd evenimente despre anumite entiti particulare (ex. utilizatori) sunt necesare, aplicaia trebuie s se nscrie pentru notificri cu serverul de context.

1.6.3 Context Information Service (CIS)

O alt arhitectur care suport aplicaii senzitive la context este CIS (Context Aware Service)[Pescoe, 1998].

CIS suport aplicaii senzitive la context prin ntreinerea unei vizualizri orientate-obiect a lumii care cuprinde: artefacte, stri, senzori, sintetizatori, monitoare i cataloage. Artefactele au un nume, tip i un set de stri contextuale asociate lor. De exemplu un obiect are un nume i o locaie. Obiecte se poate localiza dup nume. CIS cuprinde i un catalog al strilor i artefactelor. Ariile de zenzori sunt utilizate pentru a colecta date contextuale i sintetizatorii sunt utilizai pentru a sintetiza i agrega datele contextuale din alte stri ale artefactelor. Datele contextuale de la senzori i sintetizatori sunt direcionate ctre artefactele potrivite sub controlul unui monitor care furnizeaz servicii la calitatea specificat (de ex. distanta specificata).

Modelul contextual construit ce lizeaz aceste componente este accesibil prin componentele de serviciu care acioneaz ca o interfa prin care orice utilizator sau program client poate utiliza sau manipula un model contextual partajat.

1.6.4 Technology for Enabling Awareness (TEA)

Abordarea TEA [Schmidt,2002] ce ofer suport pentru aplicaii senzitive la context implic transformarea citirilor de la senzori n profile de context, prin utilizarea unei arhitecturi pe 4 straturi. Se utilizeaz senzori, transformri, profile de context. Senzori se afl pe nivelul inferior, iar ieirea lor necesit transformri de tipul filtrelor. Transformrile se situeaz pe nivelul urmtor. Al treilea nivel cuprinde mapri transformri profile de context, Profilele de context sunt specificate de utilizatori. Maprile trebuie s fie transparente i s se autoajusteze la contextul utilizatorului. De exemplu n cazul telefoniei mobile se poate seta automat volumul telefonului n caz de

zgomot.

1.6.5 Audio Aura [Mynatt, 1998]

Este o arhitectur clasic thin-client server, n care majoritatea calculelor se fac la server. Acesta menine un istoric al contextului (locaie, identitate, timp) adunat din mediu prin componentele numite Active Badgets. Serverul furnizeaz un mecanism de notificare care permite clienilor s-i defineasc propriile restricii.

1.6.6 AROMA

Proiectul AROMA permite capturarea datelor video i audio pentru a furniza periferice senzitive geografic. Este utilizat o arhitectur orientat obiect ce utilizeaz

obiecte capturate ce ncapsuleaz senzori i obiecte abstractor care extrag caracteristicile. Sintetizatorii preiau informaia abstract i o afieaz.

1.6.7 Stick-e Notes

Brown [Brown, 1996] utilizeaz cadrul Stick-e Notes n care arhitectura se bazeaz pe conceptul de Post-It electronic care reprezint contextului obiectelor. Stick-e notele se pot ataa unui domeniu de contexte i pot conine i informaii referitoare la aciuni, reguli ce specific comportamentul.

1.7 Concluzii

Se pot observa caracteristici comune ale arhitecturilor:

- contextul senzorial este n general de nivel inferior - interpretarea contextului este necesar pentru a furniza informaiile necesare

aplicaiilor - arhitecturi orientate obiect sunt utilizate: client-server, publish-subscriber.

1.7.1 Sistem de control inteligent senzitiv la context

Sistemul are la baz interaciunea dintre operator i sistemul de control. Cunotinele operaionale folosite de operatori sunt stocate ntr-o structur adaptiv, uor de neles de operatori i eficient utilizat de sistemul de calcul. Sistemul realizeaz urmtoarele funcii:

- achiziia cunotinelor de la operatori - simularea operrii on-line - schimbarea modelului de operare la cererea operatorului pentru testarea

posibilitilor alternative - propuneri de alternative n caz de avarie - instruire operatori - ...

Sistemul utilizeaz o arhitectur multiagent care cuprinde un agent de control, unul de simulare i altul de gestiune a avariilor.

1.7.1.1 Proiectarea sistemului

Cea mai important problem care trebuie rezolvat n orice sistem de control este aceea de rezolvare a situaiilor de avarie. Pentru aceste situaii o reprezentare utiliznd regulile este prea complicat de reprezentat i dificil de ntreinut, iar o strategie global este greu de obinut. O reprezentare ce utilizeaz un arbore cu dou tipuri de elemente: aciuni, care sunt reprezentate prin directive de execuie a unei aciuni i noduri contextuale. n funcie de valoarea unui nod contextual se alege calea ce reprezint soluia problemei. Arborele nu are noduri de decizie, doar noduri contextuale care stabilesc calea corespunztor. Influena operatorului asupra arborelui este urmtoarea:

- operatorul are un singur scop de aducere la parametri normali instalaia condus, n timpul cel mai scurt posibil, dar respectnd regulile de securitate. Deci n aceeai situaie vor exist mai multe strategii de rezolvare a unui incident;

- operatorul utilizeaz mai multe elemente contextuale de realizare a alegerii. De aici apare un numr foarte mare de strategii practice;

- operatorul necesit maximum de informaie la momentul deciziei. O reprezentare ierarhic cu informaii generale n vrful arborelui i mai particular la baz este cea mai potrivit;

- operatorul poate alege aciuni la situaii intermediare comune. Secvene de aciuni terminale sunt repetate de la o ramur la alta.

- Unele secvene de aciuni se fac n aceeai ordine n anumite situaii i diferit n altele.

Structura arborelui este complex i nu permite reprezentarea deciziilor puternic contextuale n aplicaiile complexe.

1.7.1.2 Modelarea contextului

Se vor considera trei tipuri de context n realizarea deciziilor.

nti contextul partajat de cei implicai n problem i care este utilizat direct, dar tacit n soluionarea problemei. Este numit context proceduralizat. Al doilea, contextul care nu este explicit folosit, dar influeneaz soluionarea problemei, reprezentat prin cunotinele contextuale. Al treilea, contextul care nu are nici o legtur cu decizia curent, dar este cunoscut de cei implicai i reprezentat prin cunotinele externe. Vom defini contextul ca fiind suma tuturor cunotinelor pe care le posed utilizatorul (operatorul) n operare. Acest context este orientat ctre proces. Se va separa la un anumit punct al deciziei, partea contextului care este relevant n acel punct (cunotine interne) de cea care nu este relevant (cunotine externe). O parte a cunotinelor contextuale va fi proceduralizat (context proceduralizat).

Cunotine contextuale 1 Cunotine contextuale

2

Cunotine externe

Context proceduralizat

Eveniment declanator (trigger) CONTEXT

Figura 1-3 Tipuri de context

Este dificil de definit contextul fr a lua n considerare persoanele implicate, deoarece contextul implic cunotine care nu sunt explicite. Explicitatea depinde de actori. Fiecare persoan implicat utilizeaz o mare cantitate de cunotine. Se pot defini cunotinele contextuale ca fiind toate cunotinele care sunt relevante i care pot fi mobilizate pentru a nelege o problem de decizie n circumstane bine situate (Clancy, 1995), i.e. n interaciune cu comportamentul uman. Cunotinele contextuale sunt personale unui agent i nu au o limit clar. Ele sunt invocate de situaii i evenimente i slab legate de un proces sau scop. ns, cnd taskul devine mai precis, o mare parte a cunotinelor contextuale poate fi proceduralizat corespunztor deciziei realizate. Cunotinele contextuale sunt implicite i latente i nu sunt utilizabile fr o intenie exprimat. La apariia unui eveniment, atenia actorului este focalizat i parte a cunotinelor contextuale vor fi proceduralizate. Cunotinele contextuale sunt dependente de situaie (timp, locaie, participani) i reprezint a parte a contextului global.

Cunotinele contextuale intervin implicit prin restricionarea soluiei problemei. Contextul proceduralizat este reprezentat de cunotinele ce sunt explicit considerate la un anumit pas n soluionarea problemei. Contextul proceduralizat este parte a cunotinelor contextuale care sunt invocate, structurate i situate corespunztor unui anumit eveniment i care sunt comune diferitelor persoane implicate n procesul de decizie. Contextul proceduralizat poate fi complilat, dar se poate n general obine cu tehnicile uzuale de achiziie a cunotinelor, este limitat i poate fi parte a modelului operaional. Pentru ca modelul s poat fi utilizabil, se pot defini un numr finit de situaii, iar diagnoza const n determinarea situaiilor implicate.

Sisteme multiagent

Integrarea cunotinelor, semanticii i coninutului pentru a oferi servicii inteligente utilizatorului:

- analiz a cunotinelor i a coninutului asistat de context bazat pe o infrastructur ontologic care suport detecia semantic a entitilor i urmrirea evoluiei lor;

- instrumente de raionament semantic high-level pentru generarea nivelului abstract de metadate;

- instrumente de analiz a interogrilor i operaii inteligente de localizare, obinere a entitilor;

- instrumente inteligente de comunicare i metode de vizuale de navigare i integrare;

interfee inteligente grafice i suport adaptiv pentru aplicaii.