38
Dr. Ανδπέαρ Κομνηνόρ Μάπηιορ 2014

Theory Intro

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Android Application Development Workshop v.1 Theory Intro By Dr. Ανδρέας Κομνηνός

Citation preview

Page 1: Theory Intro

Dr. Ανδπέαρ Κομνηνόρ

Μάπηιορ 2014

Page 2: Theory Intro
Page 3: Theory Intro

Κίνθτρα

• Η εξάπλωςθ των υπολογιςτικϊν ςυςκευϊν• Πωσ ζγινε;

– Ανάγκθ για πλθροφορία

• Προσ τι;– Εφαρμογζσ του διάχυτου υπολογιςμοφ

• Μποροφμε να ςχεδιάςουμε & να αναπτφξουμε ϊςτε οι άνκρωποι να μποροφν να τον χρθςιμοποιοφν (καλφτερα);– Τεχνικζσ αλλθλεπίδραςθσ για τον διάχυτο υπολογιςμό

• Ubiquitous Computing Grand Challenge

Page 4: Theory Intro

Εποχζσ

1. Εποχι του mainframe (πολλοί χριςτεσ, ζνασ υπολογιςτισ)

2. Εποχι του PC (ζνασ χριςτθσ, ζνασ υπολογιςτισ)

– Φάςθ μετάπτωςθσ (διαδίκτυο, κινθτόσ υπολογιςμόσ, κατανεμθμζνθ επεξεργαςία & αποκικευςθ δεδομζνων, κοινωνικζσ αλλαγζσ, πορεία προσ τθν Κοινωνία τθσ Πλθροφορίασ)

3. Διάχυτοσ Υπολογιςμόσ (ζνασ χριςτθσ, πολλοί υπολογιςτζσ ΚΑΙ πολλοί χριςτεσ, πολλοί υπολογιςτζσ)

Page 5: Theory Intro

Reference: Alan Daniel, Georgia Institute of Technology.

http://www.cc.gatech.edu/classes/cs6751_97_fall/projects/gacha/daniels_essay.html

Page 6: Theory Intro

Υπολογιςτζσ: Μζγεκοσ + Πλικοσ

Le Grand Napoleon

adapte

d fro

m:

F. M

att

ern

, D

agst

uhl 2002

Page 7: Theory Intro

Ενςωμάτωςθ ςτθν «κουλτοφρα»

Page 8: Theory Intro

Πρωτοφ ξεκινιςουμε

Σκοπόρ ενόρ ςπολογιζηή είναι να ζε βοηθήζει

να κάνεις κάτι άλλο (από ηο να αζσολείζαι με ηον ςπολογιζηή)

Page 9: Theory Intro

Το όραμα του ΔΥ

• Mark Weiser (23 Ιουλίου 1952 – 27 Απριλίου 1999)• Chief scientist @ Xerox PARC• O Weiser περιζγραψε αιρετικζσ ςκζψεισ που αργότερα

αποτζλεςαν ζνα ςετ «αρχϊν» για τον ΔΥ:– Σκοπόσ ενόσ υπολογιςτι είναι να ςε βοθκιςει να κάνεισ κάτι άλλο (από το

να αςχολείςαι με τον υπολογιςτι)– Ο καλφτεροσ υπολογιςτισ είναι ζνασ ιςυχοσ, αόρατοσ υπθρζτθσ– Όςο περιςςότερα μπορείσ να κάνεισ μζςω διόραςησ, τόςο πιο ζξυπνοσ

είςαι. Ο υπολογιςτισ πρζπει να επεκτείνει τισ υποςυνείδθτεσ ικανότθτζσ ςου.

Page 10: Theory Intro

Γζννθςθ του ΔΥ

• Mark Weiser: The Computer for the 21st Century

• Πρόβλθμα: “Ο υπολογιςτισ είναι προςβάςιμοσ μόνο μζςω jargon, θ οποία δεν ζχει καμμία ςχζςθ με τισ δραςτθριότθτεσ για τισ οποίεσ οι άνκρωποι χρθςιμοποιοφν τον υπολογιςτι.”

• Στόχοσ: Να εδραιϊςουμε ζναν «νζο τρόπο ςκζψθσ για τουσ υπολογιςτζσ, ζναν τρόπο που λαμβάνει υπ’οψιν τον ανκρϊπινο κόςμο και επιτρζπει ςτουσ υπολογιςτζσ να εξαφανιςτοφν ςτο περιβάλλον»

Page 11: Theory Intro
Page 12: Theory Intro

Weiser

• Οι υπολογιςτζσ πρζπει να είναι διαςυνδεδεμζνοι (networked),κατανεμθμζνοι (distributed) και διαφανϊσ προςβάςιμοι (transparently accessible).

• Η αλλθλεπίδραςθ ανκρϊπου-υπολογιςτι πρζπει να γίνει περιςςότερο ζμμεςθ.

• Οι υπολογιςτζσ πρζπει να ζχουν επίγνωςθ του πλαιςίου ςτο οποίο λειτουργοφν (context aware) ϊςτε να βελτιςτοποιοφν τισ λειτουργίεσ τουσ ςτο περιβάλλον τουσ.

Page 13: Theory Intro

Ότι κινείται δεν είναι κινθτόσ υπολογιςμόσ

Page 14: Theory Intro

Αρχζσ του ΔΥ

• Ο ΔΥ πρεςβεφει τζςςερισ αρχζσ [Hansmann2003]

– Αποκζντρωςθ

– Διαφοροποίθςθ

– Συνδεςιμότθτα

– Απλότθτα

Page 15: Theory Intro

Αποκζντρωςθ

• Κατανομι των εργαςιϊν (tasks) που απαιτοφν υπολογιςμό ςε πολλαπλζσ αυτόνομεσ ςυςκευζσ– Π.χ.: Κρατϊντασ ζνα

ενθμερωμζνο θμερολογιο για τον χριςτθ

• Κάκε ςυςκευι είναι μζροσ ενόσ ετερογενοφσ πεδίου Διάχυτου Υπολογιςμοφ

• Προβλιματα διαχείριςθσ...!

Page 16: Theory Intro

Διαφοροποίθςθ I

• Οι περιςςότεροι χριςτεσ ζχουν ςυνθκίςει ςε ζνα PC που τα κάνει όλα.• Ο ΔΥ απαιτεί μικρζσ, ςτοχευμζνεσ και βελτιςτοποιθμζνεσ ςυςκευζσ που

υποςτθρίηουν– Συγκεκριμζνεσ ομάδεσ χρθςτϊν– Συγκεκριμζνουσ ςκοποφσ

• Ζνασ χριςτθσ – πολλοί υπολογιςτζσ• Οι ςυςκευζσ μπορει να επιτελοφν τθν ίδια λειτουργία (π.χ. web surfing)

αλλά κα υπάρχει μια προτιμϊμενθ ςυςκευι για κάκε περίςταςθ

Page 17: Theory Intro

Διαφοροποίθςθ II

• Ζτςι, το λογιςμικό (εφαρμογι) κα κακορίηει τισ δυνατότθτεσ που κα ζχει το υλικό, αντίκετα από τθ ςθμερινι πρακτικι

• Προβλιματα διαχείριςθσ τθσ ετερογζνειασ των ςυςκευϊν και των χαρακτθριςτικϊν τουσ

– Input (keyboard, stylus, voice)

– Output (screen, vibration, sound)

– Connection protocols

Page 18: Theory Intro

Συνδεςιμότθτα

• Διάφανεσ και «δίχωσ ραφζσ» (seamless) ςυνδζςεισ που ςυνάπτονται ζμμεςα

• Everybody’s software, running on everybody’s hardware, over everybody’s network– (Lou Gerstner, IBM CEO)

• Πωσ κα επιτευχκεί θ επικοινωνία ετερογενϊν ςυςκευϊν μζςω ετερογενϊν δικτφων; Χρειαηόμαςτε πρότυπα, κάτι που δεν είναι εφκολο να γίνει

Page 19: Theory Intro

Συνδεςιμότθτα ΙΙ

• Πρότυπα για ςυνδεςιμότθτα– UMTS

– Bluetooth

– WiFi

– Zigbee

• Αλλά και για ανταλλαγι πλθροφορίασ και γνϊςθσ! (XML)

• Και ανταλλαγι εφαρμογϊν και κατάςταςθσ αυτϊν! (Java)

Page 20: Theory Intro

Απλότθτα

• Ετερογενείσ ςυςκευζσ που επιτελοφν τον ςκοπό τουσ με βζλτιςτο τρόπο

• Διακεςιμότθτα, ευκολία, ευκολία χριςθσ

• Σιμερα, επιλογι και εκπαίδευςθ κατάλλθλων ομάδων χρθςτϊν (ελίτ)

• Αφριο: Διεπαφζσ τφπου «βραστήρα» για όλουσ, ανεξάρτθτα από το επίπεδο εκπαίδευςθσ ι γνωςιακισ ικανότθτασ

Page 21: Theory Intro

Απλότθτα II

• Η τεράςτια πολυπλοκότθτα κα κρφβεται πίςω από απίςτευτα απλζσ διεπαφζσ– Ζνα click– Φωνθτικζσ εντολζσ– Χειρονομίεσ

• Προγνωςτικά, υπο-βοθκθτικά, χρθςτο-κεντρικά, αυτοματοποιθμζνα, διάχυτα ςυςτιματα υπθρεςιϊν που επαυξάνουν την πραγματικότητα με χριςθ μικροςκοπικϊν ςυςκευϊν;

Page 22: Theory Intro

Pervasive IT

Server

Store & process

information

Workstation

Edit & Manage

information

Device

Create & Access

information

Services

Infrastructure

Content Communication Access

Standards XHTML GSM HTTP Bluetooth

Interoperability 802.11g Java XML SQL

Page 23: Theory Intro

Ζτοιμοι να φτιάξουμε εφαρμογζσ κινθτοφ υπολογιςμοφ;

Page 24: Theory Intro

Ασ δοφμε πρϊτα που είμαςτε...

– Διάχυτεσ ςυςκευζσ (always “at hand”):• Κινθτά τθλζφωνα, PDAs, Laptops, κτλ κτλ.

– Διάχυτα δίκτυα (always available):• (W)LAN/MAN (Ethernet & IEEE 802.11)

• GSM/GPRS/3G

• PANs (Bluetooth, IrDA, AudioNet etc.)

– Διάχυτεσ υπθρεςίεσ• Προσ το παρόν, κυρίωσ βαςιςμζνεσ ςτθν τοποκεςία

• Αυξάνεται θ χριςθ του social context

• Και θ ςφνκεςθ πλθροφορίασ από διάφορεσ πθγζσ

Page 25: Theory Intro

Embedded vs Pervasive

Page 26: Theory Intro

Συςχετιηόμενεσ περιοχζσ

• Wearable computing

• Intelligent environments

• Augmented reality

Page 27: Theory Intro

Ζχω μια ιδζα...

Page 28: Theory Intro

Σχεδιαςμόσ μιασ νζασ εφαρμογισ

Page 29: Theory Intro

Γενικά γνωρίςματα ΣΔΥ

• Υπάρχουν τρία γενικά γνωρίςματα κοινά ςε ευρφ φάςμα εφαρμογϊν ΔΥ.

1. Παροχι διάφανων διεπαφών

2. Αυτόματθ προςαρμογι του προγράμματοσ με βάςθ το πλαίςιο χριςθσ

3. Ικανότθτα αυτόματθσ κτιςθσ ηωντανών εμπειριών για μετζπειτα χριςθ.

Page 30: Theory Intro

Διάφανεσ διεπαφζσ

• Όραμα Ubicomp: “pervasive computation without intrusion.”

• Αφαίρεςθ του φυςικοφ εμποδίου μεταξφ χριςτθ και υπολογιςτικισ ςυςκευισ– Το πλθκτρολόγιο και το ποντίκι είναι ακόμα οι πιο ςυχνά

χρθςιμοποιοφμενεσ διεπαφζσ!

• Χρειάζονται:

– Ευζλικτεσ, πολυτροπικζσ, φυςικζσ διεπαφζσ

– Διαφορετικζσ διεπαφζσ για τθν ίδια χριςθ

Page 31: Theory Intro

Επίγνωςθ Πλαιςίου

• Πλαίσιο (context) – πλθροφορία για το περιβάλλον ςτο οποίο δρά θ ςυςκευι / υπθρεςία.

• ΘΕΗ και ΧΡΟΝΟ είναι απλά παραδείγματα!– Απόλυτα ι ςχετικά– Εφκολθ θ κτιςθ με αιςκθτιρεσ – είναι αρκετό;

• Εφαρμογι με επίγνωςθ πλαιςίου– Που μπορεί να κάνει κτιςθ του πλαιςίου– Να το ερμθνεφςει– Να τροποποιιςει κατάλλθλα τθν ςυμπεριφορά τθσ

• Χρειάζονται:– Εφαρμογζσ που ζχουν επίγνωςθ πλαιςίου και επιτρζπουν

τθν άμεςθ προςωπικοποίθςθ των υπθρεςιϊν τουσ

Page 32: Theory Intro

Αυτόματθ κτιςθ εμπειριών• Ανάκτθςθ κακθμερινϊν εμπειριϊν και αποκικευςθ

τθσ γνϊςθσ για μετζπειτα χριςθ

• Περιοριςμοί:– Πολλαπλζσ ροζσ πλθροφορίασ

– Χρονικόσ υγχρονιςμόσ

– υςχζτιςθ και ςφνκεςθ

• Χρειάζονται:– Αυτοματοποιθμζνα εργαλεία που υποςτθρίηουν τθν κτιςθ

εμπειριϊν, τθ ςφνκεςθ γνϊςθσ και μελλοντικι πρόςβαςθ ςε αυτι.

Page 33: Theory Intro

Από τθν ιδζα ςτθν υλοποίθςθ

Page 34: Theory Intro

Πποζέγγιζη Ανάπηςξηρ ζηον ΔΥ

Τελικό παραδοτέο

ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ

Κατανόηςη των Χρηςτών / Προβλήματοσ

Σχεδιαςμόσ λύςησ

Υλοποίηςη λύςησ

Σηον ΔΥ, όλα γίνονηαι κάηω

από ένα πλαίζιο ζςνεσούρ

αξιολόγηζηρ!!!

Page 35: Theory Intro

Ζρευνα; Πϊσ;

• «Η ζρευνα ςτον ΔΥ είναι πειραματικι εκ φφςεωσ»M. Weiser. Some computer science issues in ubiquitous computing. Communications

of the ACM, 36(7):75-84

• Η καλι ζρευνα κα πρζπει να ικανοποιεί τα κριτιρια:1. Πρζπει να υπάρχει κάποια εφαρμογι-κίνθτρο. Κατά τον Weiser, οι

εφαρμογζσ είναι όλο το νόθμα του ΔΥ.2. Το ςφςτθμα κα πρζπει να ενςωματϊνει κάποια ζννοια κλίμακασ. Εδϊ

αναφερόμαςτε ςτο φυςικό χϊρο που καλφπτει, το πλικοσ εμπλεκομζνων χρθςτϊν, το πλικοσ και ετερογζνεια των εμπλεκόμενων ςυςκευϊν ι τον χρόνο κατά τον οποίο προςφζρεται μια υπθρεςία.

3. Το ςφςτθμα κα πρζπει να υπόκειται ςε πραγματικι και κακθμερινι χριςθ.4. Το ςφςτθμα κα πρζπει να αξιολογείται για να κακορίηονται οι επιπτϊςεισ

του ςτθν κοινότητα των χρθςτϊν.

Page 36: Theory Intro

ΚΑθι επΙ

κΩπην

Page 37: Theory Intro

Αναφορζσ

• Weiser, M. (1991) The computer for the twenty first century. Scientific American, 265(3): 94 104.

• Weiser M., Brown J.S. (1996) The coming of age of calm technology www.johnseelybrown.com/calmtech.pdf

• The origins of ubiquitous computing research at PARC in the late 1980's, Mark Weiser, Rich Gold, and John Seely Brown, IBM Systems Journal, Vol. 38, No. 4, 1999; pp. 693-696.

• Satyanarayanan, M. (2001) Pervasive computing: vision and challenges. IEEE Personal Communications, 8: 10 17.

• Rogers, Y. (2006) Moving on from Weiser’s vision of calm computing: engaging UbiComp experiences. In P. Dourish and A. Friday (eds) Proceedings of Ubicomp2006, Lecture Notes on Computing Science, 4206: 404 421.

• Hansmann, Uwe (2003). Pervasive Computing: The Mobile World. Springer. ISBN 3540002189.

• Poslad, Stefan (2009). Ubiquitous Computing Smart Devices, Smart Environments and Smart Interaction. Wiley. ISBN 978-0-470-03560-3.

Page 38: Theory Intro

Διεθνή Επιζηημονικά Πεπιοδικά

Αναθοπάρ

• IEEE Pervasive Computing

• IEEE Transactions on Mobile Computing

• ΙΕΕΕ Wireless Communications

• Springer: Personal and Ubiquitous Computing

• Springer: Mobile Networks and Applications (MONET)

• Elsevier: Pervasive and Mobile Computing

• ACM: Mobile Computing and Communications Review

• Journal of Ambient Intelligence and Smart Environments (JAISE)