Sistemas Ubicuos 1. Introducción Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

La buena tecnología es indistinguible de la magia Arthur C. Clarke Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Introducción a los sistemas ubicuos Evolución histórica Motivación: la visión de Weiser Aplicaciones de los sistemas ubicuos: Inteligencia Ambiental Características de los sistemas ubicuos Aspectos a estudiar Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Introducción a los sistemas ubicuos Evolución histórica Motivación: la visión de Weiser Aplicaciones de los sistemas ubicuos: Inteligencia Ambiental Características de los sistemas ubicuos Aspectos a estudiar Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Evolución histórica: de las redes a los sistemas ubicuos Tipo de sistema Componentes Soporte de red 1970 Sistemas en red Mainframes, minis Cableada, propietaria 1980 Sistemas distribuidos Estaciones de trabajo, PCs Cableada, estándar 1990 Sistemas móviles PCs portátiles Cableada o inalámbrica 2000 Sistemas ubicuos PDAs, teléfonos, tarjetas, electrodomést., ... Inalámbrica, infraestructura común (red eléctrica) 1 computador : N personas 1 computador : 1 persona N computadores : 1 persona Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Sistema distribuido = Sistema en red + Transparencia de nombres Transparencia en la ubicación Alta disponibilidad y tolerancia a fallos Consistencia Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Sistema móvil = Sistema distribuido + Direcciones de red dinámicas (Mobile IP) Funcionamiento en desconexión Interoperación espontánea Movilidad de datos y aplicaciones Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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The most profound technologies are those that disappear Mark Weiser The Computer for the 21st Century 1991 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

La escritura ha necesitado miles de años para llegar a ser una tecnología ubicua. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Such a disappearence is a fundamental consequence not of technology, but of human psicology Mark Weiser The Computer for the 21st Century 1991 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

El entorno ubicuo Físico, no virtual El territorio de trabajo del usuario Opuesto a la noción de realidad virtual Un entorno virtual es un mapa, no un territorio Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Componentes del entorno ubicuo Dos aspectos fundamentales (Weiser) Localización El elemento de cómputo sabe dónde está ubicado Escala Un tamaño para cada tarea: tabs, pads, boards Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

El territorio del usuario Metáfora del escritorio tabs Agenda, calculadora, post-its, lápiz, teléfono... pads Libro, cuaderno... boards Pizarra, tablón... El escritorio de un sistema windows: ¿17’ para una buena metáfora del escritorio? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

El territorio del usuario Metáfora del escritorio (cont) tabs Pequeños, baratos y ubicuos: privados y transportables pads No se transportan: se usan y se abandonan (como una hoja de papel) boards Grandes, fijos y públicos Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

√ Un sistema de ficheros X Un disco duro (C:) A device can be a portal into an application/data space, not just a repository of custom software a user must manage. An application is a means by which a user performs a task, not software written to exploit a device's capabilities. And a computing environment is an information-enhanced physical space, not a virtual environment that exists to store and run software. G. Banavar et al, Challenges: an application model for pervasive computing, 2000 √ Un sistema de ficheros X Un disco duro (C:) √ Google Desktop Search X Windows Explorer √ ? X El escritorio de mi PC Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

There is more information available at our fingertips during a walk in the woods than in any computer system, yet people find a walk among trees relaxing and computers frustrating. Machines that fit the human environment instead of forcing humans to enter theirs will make using a computer as refreshing as taking a walk in the woods. M. Weiser The Computer for the 21st Century, 1991 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Aplicaciones Entornos inteligentes: Sistemas empotrados: Redes ad-hoc Domótica Salud y tercera edad Entornos industriales Educación Tráfico Sistemas empotrados: Automoción Equipos industriales Electrodomésticos Robótica Redes ad-hoc Redes de sensores MANET VANET Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Ejemplos Algunos entornos inteligentes Aura http://www.cs.cmu.edu/~aura/ Gaia http://gaia.cs.uiuc.edu/ PlanB http://lsub.org/who/nemo/ AmIChair http://www.irobotics.org/robochair.html Escenarios ISTAG para AmI (año 2010) Maria: Road Warrior Dimitrios: Digital Me Carmen: Traffic, sustainability & commerce Ambient for social learning Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Inteligencia Ambiental (AmI) Concepto acuñado en el entorno de la UE No muy bien definido Interdisciplinar Las aplicaciones AmI se describen mediante escenarios, situaciones noveladas donde los protagonistas se mueven en un entorno inteligente (p.e., escenarios ISTAG) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Inteligencia Ambiental (AmI) Retos En un entorno ubicuo, el volumen y la complejidad hacen que la información sea inmanejable por el usuario. El reto es representar el sentido común humano. AmI implica no sólo interacción, sino también percepción (sensibilidad al contexto). El humano sale del bucle de la interacción. El sistema (empotrado) del entorno inteligente toma la iniciativa (proactividad). Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Inteligencia Ambiental (AmI) Una definición tentativa: Capacidad de un entorno físico, integrado por elementos capaces de interaccionar entre ellos y con los habitantes del entorno, de proporcionar un comportamiento que se puede calificar de inteligente. A estos entornos también se les denomina entornos inteligentes. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Desaparición mental Sensibilidad al contexto Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Interacción transparente (proactividad) Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Localized Scalability Sistema ubicuo = Sistema móvil + Smart spaces Invisibility Localized Scalability Uneven conditioning Satyanarayanan, 2001 Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Integración física (Kindberg, 2002) Entornos con mobiliario inteligente, provisto de sensores y capacidad de proceso y comunicación. Ejemplo: http://mediacup.teco.edu/ Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Integración sin costuras Los servicios pueden estar proporcionados por soportes heterogéneos, y el sistema puede commutar de uno a otro soporte dependiendo de su disponibilidad, QoS, coste, etc. El cambio de soporte debe hacerse de forma transparente a la aplicación y al usuario. Ejemplo: En una comunicación entre dispositivos móviles, el sistema podría decidir commutar de red de telefonía móvil a telefonía IP si en un momento dado detecta recursos para ello (conexión WiFi a proveedor de Internet). Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Sensibilidad al contexto El sistema percibe los parámetros del entorno: Localización y orientación Parámetros físicos Recursos disponibles en el entorno Presencia de otras personas Parámetros fisiológicos del usuario Estado psicológico del usuario Historial reciente ... y se configura de acuerdo a ellos: Volumen de los altavoces Luminosidad de la estancia Temperatura ambiente Modo de interacción (multimodalidad) Ejemplo: Es de noche, el usuario nunca hace ni recibe llamadas a esas horas... El teléfono móvil detecta que la batería está agotándose.  Debería apagarse sin avisar acústicamente. ¿por qué esto no ocurre así ya mismo? Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

Proactividad El sistema se anticipa al usuario en su interacción con el entorno Proactividad vs transparencia Proactividad escasa: se requiere interacción explícita del usuario, como en los sistemas tradicionales. Proactividad excesiva o inadecuada: el usuario puede verse confundido por acciones que no espera. Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores

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Aspectos a estudiar en los sistemas ubicuos Inteligencia Ambiental (AmI) Interfaces de usuario Tecnologías de red y dispositivos Infraestructuras Aplicaciones inteligentes Arquitecturas Seguridad e integridad Aspectos éticos y sociales Herramientas y plataformas Metodologías Konputagailuen Arkitektura eta Teknologia Saila Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores