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Veröffentlicht von:Godafrid Moninger Geändert vor über 9 Jahren
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Ambient Intelligence WS 10/11 V7: Context-Awareness – Teil 2 Dr.-Ing. Reiner Wichert Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Holger Graf Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD Mohammad-Reza (Saied) Tazari Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
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2 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Definition: Context / Context-awareness / Reasoning Tazari et al – The universAAL Reference Model for AAL (2010): From an AmI system point of view, context is data that can be shared within a system based on a set of shared models. Context-awareness is the quality of incorporating parts of context when performing actions in the virtual realm. Reasoning: Using context for facilitating context-awareness, e.g., inferring and adding new facts to context. 3 Anind Dey – Understanding and using context (2001): Context is any information that can be used to characterise the situation of an entity (a person, place, or object). A system is context-aware if it uses context to provide relevant information and/or services to the user, where relevancy depends on the users task.
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Problems In reality, the shared models in each system cover only selected areas and therefore context in AmI systems is not comprehensive. Each entity playing a role in the system might have its own partial view on context; that is, not all entities share the same context view but the views might overlap. There is no guarantee about the availability of all data that is assumed as context. Even for available data, it might lose its validity after some time is elapsed. Context-aware entities must be fault-tolerant with regard to context use due to the above restrictions regarding the availability and validity of context. 4
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Requirements operational needs of context consumers (CCs): (1) be notified promptly when context changes, and (2) query contextual data for free plug-and-play of context providers (CPs) and CCs, the interdependencies at the development time should be reduced to using a shared understanding of context data, a unique language for the exchange of such data, and a brokering service with the above abstractions, many resource-limited sensors and components that controll the state of some context elements must be wrapped in order to be bound into a system for context elements whose states are neither under the control of any components nor can be sensed or measured directly, special CPs may be needed as to derive the state of such context elements using aggregations, statistical analysis, and / or logical rules (context reasoners or interpreters that play both of the CP and CC roles simultaneously) 5
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6 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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PERSONA CASF CASF: Context-Awareness Supporting Framework Open Distributed Context Management Open Context model extensible Set of context providers / consumers extensible Interfaces open Dynamic changes allowed Distributed CM consists of several independent modules CPs & CCs have no local dependency, neither on each other nor on the CM 7
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PERSONA CASF: Rolle Middleware Kontextbus: push interface finde den Kontextbus als OSGi-Dienst Benutze den Bus zum Verbreiten / Abonment von Kontextevents Servicebus: pull interface finde den Servicebus als OSGi-Dienst als query handler, medle relevante Profile beim S-Bus an und bearbeite vermittelte Anfragen als Anfragende, platziere Anfragen auf dem S-Bus und nehme zurückgelieferte Antworten entgegen 8
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Zusätzliche Plattformkomponenten in CASF Context History Entrepôt (CHE) The Situation Reasoner (SR), and The profiling component 9
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CASF Überblick 10
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11 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Kontext in PERSONA Ein Merkmalsraum, in dem es Ressourcen gibt, die anhand ihrer Merkmale wahrgenommen werden Ressourcen (ihre Typen, Merkmale & Beziehungen) müssen in Ontologien modelliert werden Definition Kontextelement: Ein einziges Merkmal einer einzigen Ressource eindeutig identifizierbar durch (URI(Ressource), URI(Merkmal)) Definition Kontextevent: eine Aussage über den aktuellen Zustand eines konkreten Kontextelements ein RDF Statement (URI(Ressource), URI(Merkmal), aktueller Wert) gebunden an einem Zeitpunkt reified RDF Statement Dann auch: der CP, die Zuversicht, die zeitliche Gültigkeit, … 12
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Weitere Begriffe Context Publisher: die funktionale Rolle einer Softwarekomponente, die auf dem Kontextbus Kontextevents feuert Context Subscriber: die funktionale Rolle einer Softwarekomponente, die auf dem Kontextbus Kontextevents abonniert Context Consumer: die funktionale Rolle einer Softwarekomponente, die auf dem Kontextbus Kontextevents abonniert und / oder auf dem Servicebus Kontextanfragen stellt Context Provider: die funktionale Rolle einer Softwarekomponente, die auf dem Kontextbus Kontextevents feuert und / oder auf dem Servicebus Kontextanfragen beantwortet 13
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Zusammenfassung weiterer Begriffe 14
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15 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Realisierung des Kontextbusses – Übersicht 16
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Realisierung des Kontextbusses – Bus Members 17
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Realisierung des Kontextbusses – Context Event 18
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Realisierung des Kontextbusses – Subscriptions / Bus Strategy Subscription by ContextEventPattern Basically a set of restrictions Important Methods void addRestriction(Restriction r) boolean matches(ContextEvent ce) Bus Strategy Where are the subcriptions stored? distributed: each bus instance its own local subscriptions What are the policies for deciding if a context event must be handled only locally or propagated to all instances of the context bus in the ensemble? Totally independent: blindly propagate & then do local mathing 19
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20 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Die relevanten Ontologien Sehr unterschiedliche Ontologien Im Grunde offen und ein-plugbar Am meisten benötigt / weitestgehend geteilt: die Ontologie der physikalischen Welt Ein zentraler Vorschlag für die Modellierung der physikalischen Welt im Grunde die Modellierung von Ort und physikalischen Dingen Wichtiges Merkmal: Übertragbarkeit von / nach virtuellen 3D Nachbildungen von der Realität 21
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Die Ontologie der physikalischen Welt – Physical Thing 22 in PERSONA Konkrete Beispiele
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Die Ontologie der physikalischen Welt – Location 23
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Die Ontologie der physikalischen Welt – Indoor / Outdoor Location 24
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Die Ontologie der physikalischen Welt – Shape 25
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26 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Context History Entrepôt – Wozu? 27 Maintain the whole history of data Guarantee availability & pull interface
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Context History Entrepôt – Aufbau 28
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Context History Entrepôt – Service Ontology 29
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Context History Entrepôt – Mobile Version & Datensynchronisation 30
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Context History Entrepôt – Services 31 a deletion policy based on the likeliness of the data to be needed further on: a time-based threshold abstraction level of the data
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32 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Context Reasoning Insb. wenn der Zustand eines Kontextelements weder unter Kontrolle steht noch gemessen werden kann Keine einmalige Lösung möglich, weil abhängig von diversen Datenquellen (Reasoning-)Methoden (Aggregation, statistische Analyse, Logik, …) Zwei Kategorien von Reasoners: Special-purpose Reasoners General-purpose Reasoners 33 Context Reasoning Bekannter Kontext Unterstützung von Kontext- Sensitivität; z.B., neuer Kontext
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Special-purpose Reasoners Spezialisiert in ein bestimmtes Thema Beispiel 1: Location Reasoner unter Verwendung von Ort der persönlichen Geräte und Wearables Ort eines Mikrophons, das Benutzerstimme erkannt hat Termine des Benutzers im Kalender Basierend auf Computer Vision (Analyse von live Video-Streams) Beispiel 2: Activity Reasoner unter Verwendung von Persönliche Agenda Systemnutzungshistorie Analyseergebnisse basierend auf Computer Vision 34
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General-purpose Reasoners Keine thematische Expertise, sondern Konfigurierbar Deckt ein großes Spektrum von ableitbarem Kontext mit Anwendung spezifischer logischen Methoden (z.B. Aggregation, statistische Analyse, Logik) an Daten von spezifischen Quellen Konfigurierbarkeit wichtig, weil themenspezifische Schlussfolgerung nicht hard-coded sondern Konfigurationsparameter 35
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Der PERSONA Situation Reasoner General-purpose Wendet die SPARQL-Logik an Datenbank von CHE Konfigurationsparameter: Regeln im Sinne von SPARQL Queries (SR Terminology: Situation Queries) Persistente Speicherung von Situation Queries, da keine einmalige Queries (Datenbank von Regeln / Queries) Indexierung anhand von Events, die die Evaluierung von Situation Queries anstoßen sollen Services auf dem Servicebus fürs Hinzufügen und Löschen von Regeln (nicht implementiert) Graphisch-interaktives Tool für die Definition von Regeln (nicht richtig gelungen) manuelle Eingabe von Regeln in MYSQL-Konsole 36
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Theoretische Grundlage Situation: Eine Interpretation des kontextuellen Zustands einer Entität im Sinne einer Momentaufnahme von dem Kontext der besagten Entität an einem bestimmten Zeitpunkt Momentaufnahme formell äquivalent der Menge aller möglichen Tripeln (k i, t, v(k i, t)) k i : ein Kontextelement, v : Value Ein einziger kontextuelle Zustand pro Entität in jedem Zeitpunkt, aber mehrere Interpretationen möglich, weil Interpretationen subjektiv sind und nur eine Untermenge von Kontextelementen betrachten Charakteristische Funktion 37
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Die Realisierung 38
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39 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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Profilmanagement Allgemein WOzu? Adaptivität von intelligenten Umgebungen hat zwei determinanten: Kontextsensitivität & Personalisierung Def. Personalisierung: Berücksichtigung von Wissen über Eigenschaften, Fähigkeiten und Präferenzen einzelner Menschen bei der Durchführung von Aktionen für diese Menschen den Unterschieden zwischen Individuen adequat Rechnung tragen. Die Gesamtheit von Eigenschaften, Fähigkeiten und Präferenzen eines Menschen bezeichnet man als das Profil dieses Menschen 40
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Profilmanagement in PERSONA Beobachtung: Personalisierung ist ein Spezialfall von Kontextsensitivität, weil sie auf einer Untermenge des kontextuellen Wissens beruht Alle Funktionalitäten bis jetzt kommen Personalisierung zugute Zusätzliche Services: wie Hilfsfunktion beim Login Ganz wichtig: konkrete Klassifizierung von Benutzern Stellt ein Profileditor bereit (nutzlich für manuelle Editierung von mehr statischen Eigenschaften) 41
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Profiling Ontology – 1 42
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Profiling Ontology – 2 43
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44 Gliederung Wiederholung Definitionen Probleme und Anforderungen Beispiel: Realisierung in PERSONA Übersicht Begrifflichkeiten Realisierung des Kontextbusses Verwendete Ontologien CASF-Komponente: CHE CASF-Komponent: SR CASF-Komponente: Profiling Binding Thin Devices
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SAIL: Sensor Abstraction and Integration Layer 45
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SAIL: ZigBee4OSGi STACK OVERVIEW 46 Abstraction Layer Access Layer Native Drivers (HW dependent) Native Drivers (HW dependent) Abstract ZigBee Controller API Abstract ZigBee Controller API ZigBee Base Driver ZigBee BaseDriver API ZigBee BaseDriver API ZigBee Cluster Library HA Profile Driver Custom Cluster Libraries Custom HA Driver Extensions Custom HA Driver Extensions Custom HA Driver Extensions (.dvrx) Custom HA Driver Extensions (.dvrx) HW dependent Drivers
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Realisierung in PERSONA für ZigBee & KNX 47
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48 Danke für die Aufmerksamkeit & bis zur nächsten Vorlesung
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