Servicios Móviles Sensibles al Contexto
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Iñaki Vázquez / Diego López de Ipiña{ivazquez, dipina}@eside.deusto.es
Facultad de IngenieríaUniversidad de Deusto
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Contenidos
• Computación Ubicua y Sensible• La siguiente revolución: 4G• EMI2: concepto y arquitectura• MobileEye: concepto y arquitectura• Conclusiones
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Computación Ubicua
• Paradigma de computación inventado por Mark Weiser en Xerox PARC
• Ubiquituos Computing: – Pretende aumentar los entornos en que vivimos
(casa, oficina) y los objetos en ellos contenidos (puerta, cuadro, pizarra) con servicios computacionales
– Estos servicios son ofrecidos por dispositivos computacionales integrados de manera transparente con nuestro entorno (Invisible Computer)
– A menudo no requieren la interacción explícita del usuario, sino implícita a través de contexto (existe inteligencia ambiental)
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Computación Sensible
• Sentient Computing disciplina de software que hace posible la Computación Ubicua:– Dispositivos computacionales integrados en
nuestro entorno que nos proporcionan servicios son aumentados con capacidades sensoriales:
• Pueden ver o oir (sentir) quién o qué se encuentra a nuestro alrededor, qué actividad están realizando, dónde se encuentran y cuándo algo está ocurriendo
– Infraestructuras de computación sensibles al contexto proveen de manera proactiva servicios al usuario que responden a su situación contextual.
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Objetivos de Computación Sensible
• Construir Espacios Sensibles e Inteligentes (Sentient Spaces) = entornos computacionales que sienten y reaccionan.
• Reducir la separación (gap) en la interacción entre el usuario y el ordenador usando contexto (adios ratón y teclado)
• Materializar concepto de Ubiquitous Computing
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Funcionamiento Sentient Computing
• Sentient Computing = ordenadores + sensores + reglas:– Sensores distribuidos capturan contexto, e.g.
temperatura, identidad, localización, etc– Sistemas de reglas modelan cómo los
ordenadores reaccionan a los estímulos provistos por sensores
– 3 fases: (1) captura de contexto, (2) interpretación de contexto y (3) ejecución de acciones
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La siguiente revolución (I)
• En el mundo de la telefonía móvil se han vivido sucesivas revoluciones.
• Actualmente se está llegando a la tercera generación (3G) dónde la diferencia radica en:– Mayor ancho de banda– Terminales multimedia– Contenidos multimedia– Plataforma de computación total
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La siguiente revolución (II)
• La pregunta es: ¿en qué consistirá la 4ª generación?– ¿Mayor ancho de banda?– ¿Mayor interactividad?– …
• Para nosotros 4G = inteligencia ambiental / móvil:– El terminal conoce al usuario: es su mayordomo, su
asistente personal– El terminal facilita al usuario sus tareas en base a ese
conocimiento– El terminal facilita la interacción del usuario con el
entorno, hasta el punto de operar sin participación del usuario
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Características (I)
• Un sistema que permita alcanzar nuestra definición de 4G debe:– Percibir el entorno: terminal móvil con
sensores, puertos bluetooth e infrared, cámara (reconocimiento por visión), ...
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Características (II)
– Almacenar todas las interacciones del usuario (llega al garaje, abre la puerta, llama al ascensor, entra en casa, …)
– Extraer patrones de comportamiento a partir de dichos datos, en base a:• Tiempo (horarios y fechas)• Lugar• Dispositivos vecinos• Correlaciones de tareas (anteriores)
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Características (III)
– Aplicar este conocimiento según los patrones extraídos:
• abrir la puerta del garaje cuando se aproxima (tiempo, lugar y dispositivo próximo)
• llamar al ascensor después• …
• El terminal móvil está siempre con el usuario: es el elemento ideal para habilitar estos servicios
• El móvil se convierte en una herramienta vital para Computación Sensible
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Arquitectura EMI2 (I)
• EMI2: Environment-Mobile Intelligent Interaction• Es una arquitectura que permite avanzar hacia
el concepto de inteligencia ambiental/computación sensible, utilizando el terminal móvil como catalizador
• Características:– Almacena todas las interacciones del usuario para
extraer los patrones de comportamiento– El almacén puede ser local o remoto– Utiliza mecanismos de localización (GPS, bluetooth,
reconocimiento de patrones (código barras))– Utiliza mecanismos de descubrimiento del entorno
(bluetooth, infrared, cámara)– Basado en tecnologías web: servicios web y XML
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Arquitectura EMI2 (II)
• Elementos:– EMIBehaviourRepository: almacén
de datos de interacción– EMIDevice: dispositivo del entorno– EMIProxy: representante del usuario
(terminal móvil), sondea la presencia de EMIDevices
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Arquitectura EMI2 (III)
EMIProxy &
EMIBehaviourRepositoryEMIBehaviourRepository
EMIDevice
EMIDevice
EMIDevice
Bluetooth, WiFi, Ethernet
Bluetooth, Camera
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EMIBehaviourRepository
• El EMIBehaviourRepository puede estar repartido entre:– EMIProxy– EMIDevice– una entidad independiente
• Ya que todos ellos pueden guardar partes de la pauta de comportamiento del usuario y elaborar su propio perfil.
• Esto significa que el terminal móvil puede guardar datos sobre cómo el usuario usa una puerta, pero también la puerta puede guardar datos sobre el usuario
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Mensajes EMI2
• EMI2 hace uso de mensajes XML.• Ejemplo de mensaje de presencia de
EMIDevice:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><emi2>
<presence id="puerta.entrada.bilbao.acme.es" type="home/door"><access via="bluetooth/serial" uri="puerta.entrada.bilbao.acme.es"/><access via="http" uri="http://emi2a.deusto.es/profiles/entrada"/><access via="http" uri="http://emi2b.deusto.es/profiles/entrada"/><name>Puerta de entrada</name><description>Puerta de entrada del Edificio ACME</description>
</presence></emi2>
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Escenario posible a través EMI2
1. Usuario llega a entrada trabajo, móvil (EMIProxy) detecta mecanismo validación puerta (EMIDevice) y se lo muestra al usuario.
2. Usuario selecciona operación ‘validación de acceso’, introduce PIN y puerta se abre
3. Usuario llega a oficina, sistema control temperatura detecta su presencia y se configura con los parámetros utilizados por usuario la última vez.
4. Usuario se acerca a máquina café, que le identifica y sugiere tipo de bebida que suele tomar a esa hora. El usuario acepta y la bebida es servida.
5. Usuario coge libro de biblioteca empresa y apunta móvil a código de barras en libro, BD biblioteca es actualizada indicando quién tiene el libro ahora.
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MobileEye (I)
• Primera aplicación prototipo para evaluar concepto de EMI2:– Usa una combinación de códigos de barras 2-D y
móviles con cámara, para que éstos reconozcan los objetos de su entorno:
• Añade “capacidad de visión” al teléfono móvil
– Objetos del entorno son aumentados con representantes software (proxies) en la forma de servicios web:
• Puerta asociada con PuertaWebService• Cuadro con CuadroWebService
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MobileEye (II)Still Life: Vase with Fifteen SunflowersOil on canvas100.5 x 76.5 cm.Arles: January, 1889Tokyo: Sompo Japan Museum of Art
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MobileEye (III)• Como consecuencia del reconocimiento de una
objeto en entorno, el móvil presenta información/interfaz a través del cual usuario puede operar con servicio web de objeto etiquetado
– Facilita la interacción a través del móvil con nuestro entorno
• Componentes EMI2 de Inteligencia Artificial (EMIBehaviourRepository) no usado. MobileEye usa una simplificación de la arquitectura de EMI2
– Supone interacción siempre explícita del usuario con las entidades aumentadas
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MobileEye (IV) <?xml version="1.0"?>
<mobileeye> <state code="200"/> <code>61002</code> <descShort>Mobility</descShort> <descLong>Book about Mobile Agents</descLong> <url>http://www.deusto.es/library?book=123</url> </mobileeye>
MobileEye Server
captured image
Parsed image response in XML
Code Web Service
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Códigos de barras para MobileEye
• TRIP: 2-D barcode con código ternario
• Ojo de buey fácilmente identificable:
– no varía con respecto a: rotación perspectiva
– alto contraste
• 2 anillos de codificación de 16 bit :
– 1 sector de sincronización– 2 para comprobar error de paridad – 313 = 1584323 códigos válidos
* 10 2011221210001
TRIPcode with ID 1160407
1
2 0
sync sector
even-parity sectors
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Image processing en MobileEye
Stage 0: Grab Frame Stage 1: Binarization Stage 2: Binary Edge Detection
Stage 3: Edge Following & Filtering Stages 4-7: Ellipse Fitting, Ellipse Concentricity Test, Code Deciphering and POSE_FROM_TRIPTAG method
Ellipse params: x (335.432), y (416.361) pixel coords a (8.9977), b (7.47734) pixel coords (15.91) degrees
Bull’s-eye radius: 0120 (15 mm)TRIPcode: 002200000 (1,944)
Translation Vector (meters): (Tx=0.0329608, Ty=0.043217, Tz=3.06935)
Target Plane Orientation angles (degrees): (=-7.9175, =-32.1995, =-8.45592)
d2Target: 3.06983 meters
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Funcionamiento de MobileEye (I)
• Dos modos de funcionamiento:– A través de aplicación standalone
(basada en J2ME)– Usando capacidades estándar de un
teléfono multimedia (MMS, Wap Push y páginas WML)
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Funcionamiento de MobileEye (II)
• Opción 1: MIDlet que lleva a cabo las siguientes funciones:– Captura imágenes y las envía a petición del
usuario a servidor MobileEye– Servidor MobileEye procesa la imagen y envía
como respuesta un fichero XML con información sobre objeto reconocido y url apuntando a servicio web que lo representa.
– MIDlet MobileEye visualiza la respuesta y/o interfaz del servicio web del objeto etiquetado
– Requiere teléfono móvil que soporte J2ME MMAPI (actualmente Nokia 3650 y Nokia 6600)
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Funcionamiento de MobileEye (III)
• Opción 2: Usuario simplemente utiliza capacidades ya disponibles en móvil:– Envía MMS con imagen de objeto etiquetado a la
dirección [email protected]– Servidor MobileEye comprueba la recepción de esos
mensajes en servidor mail y extrae de ellos la imagen– Servidor MobileEye procesa la imagen y envía
respuesta:• Si se ha reconocido código, se envía un Wap Push al móvil
del usuario con url apuntando a descripción e interfaz WAP del servicio web del objeto etiquetado
• Si no se ha reconocido código, se envía un SMS indicando al usuario que reenvíe otra imagen más cercana (más pixels) del código de barras del objeto.
– Disponible para un gran abanico de teléfonos móviles de última generación
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StreamEye
• Supervisión remota– “Muestra la imagen capturada por un
móvil apuntando a tu niño” en una página web
• http://172.16.107.72/mobileeyewatch
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Conclusiones
• EMI2 es un modelo de arquitectura que permite crear entornos inteligentes
• El objetivo es diseñar un sistema personal 4G que habilite un nuevo mundo de servicios móviles sensibles al contexto
• La aplicación MobileEye añade a un móvil con cámara capacidad visual y demuestra cómo el móvil puede usarse como intermediario con nuestro entorno
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Ejemplos códigos de barras