2009 03 12 Ontologias En Arquitecturas Interoperabilidad Isko Valencia Martinez Usero

Ontologías en arquitecturas de interoperabilidad universal

12 de Marzo de 2009

ISKO 2009 - Valencia

José Angel Martínez Usero

Director científico

Con la colaboración de

Roberto Torena

Manager de Oficina en Bruselas

Elena Gómez

IP PT5 en Technosite

Interfaces de relación entre el entorno y las personas con discapacidad12 de marzo de 2009 - 2

Introducción

INREDIS: INterfaces de RElación entre el entorno y las personas con DIScapacidad.

Proyecto CENIT (inscrito en la iniciativa INGENIO 2010 gestionada por el CDTI)Investigación básica sobre tecnologías accesibles e interoperablesPeriodo de actividad: 2007-2010Presupuesto: 23,6 millones de eurosParticipantes: 14 empresas y 17 OPIs y CITs

Alcance:Re-enfoque en la aplicación de la tecnologíaSalto tecnológico hacia un sistema interoperableGran repercusión social en el ámbito de la accesibilidad y la calidad de vida de personas con discapacidad.


Objetivos

Analizar las necesidades de los usuarios con diversidad funcional y su relación con la tecnología

Realizar estados del arte sobre tecnología y vigilar las innovaciones a lo largo de la vida del Proyecto

Desarrollar una arquitectura de interoperabilidad universal

Investigar diferentes formas de interacción con los dispositivos del entorno

Desarrollar plataformas experimentales que prueben el salto tecnológico.


Principales ámbitos de aplicación

Comunicaciones móviles

Interacción con medios de comunicación electrónicos, y en particular con la TV Digital.

Sistemas de teleasistencia y vigilancia personal.

Sistemas domóticos.

Movilidad y orientación urbana.

Interacción con servicios bancarios.

Identificación y adquisición de productos y servicios.

Educación presencial y educación virtual.

Aplicaciones de la tecnología interoperable y accesible en el ámbito laboral.


Mapa conceptual


Consorcio

Las empresas miembro del consorcio son:


Consorcio

Organismos Públicos de Investigación (OPIs) y Centros de Investigación Tecnológica (CITs) que participan en el Proyecto:

Universidad Complutense de MadridUniversidad Politécnica de CataluñaUniversidad de MálagaUniversidad del País VascoUniversidad Ramón Llull – La SalleUniversidad de ExtremaduraUniversidad de ValenciaCSICInstituto de Biomecánica de Valencia

Fundación CIMFundación Vodafone EspañaVicomtech CETEMMSARobotiker-TecnaliaCentro Tecnológico de ManresaEuropean Software InstituteInstituto Ibermática de InnovaciónBarcelona Digital Centre Tecnològic


Líneas de investigación

La investigación se ha estructurado en nueve Paquetes de Trabajo (PT).Los paquetes actualmente activos son:

PT 1. Detección de las necesidades de uso de las tecnologías en colectivos con diversidad funcional. (Technosite)

PT 2. Análisis del entorno tecnológico, su evolución e impacto. (La Caixa)

PT 3. Protocolos de interoperabilidad. (Ibermática)

PT 4. Tecnologías de interacción persona-máquina. (TMT Factory)

PT 9. Normalización. (Technosite)


Líneas de investigación

En el 2009 se activarán el resto de Paquetes de Trabajo:

PT 5. Ayudas técnicas y software ubicuos.

PT 6. Interfaces de usuario y configuración de dispositivos.

PT 7. Interoperabilidad en dispositivos móviles.

PT 8. Integración de usuarios con diversidad funcional en la sociedad del conocimiento.


Modelo de relación PTs

……

PT 4. Tecnologías de interacción persona-

máquina

PT6.Interfaces

PT5. Ayudas técnicas ubicuas

…

ServidorRecursos

Arquitecturade

Interoperabilidad

PT 3. Protocolos de Interoperabilidad


Interoperabilidad TIC (1/3)Interoperabilidad TIC (1/3)

La interoperabilidad es definida por European Interoperability Framework (EIF) como “la capacidad de los sistemas de comunicación e información, y a los procesos que estos soportan, de intercambiar datos y facilitar el uso compartido de información y conocimiento”.

La interoperabilidad es difícil de abordar como un problema único y por ello se plantea dividirla en diferentes aspectos.

Interoperabilidad técnica, semántica y organizativa


Interoperabilidad TIC (2/3). Interoperabilidad TIC (2/3). TécnicaTécnica

La interoperabilidad técnica es la forma más directa de interconexión de aplicaciones a través de diversos componentes tecnológicos, incluyendo aspectos clave como el uso de estándares y especificaciones abiertos, integración, presentación e intercambio de datos, utilización de software de interconexión (middleware), accesibilidad y servicios de seguridad

La interoperabilidad técnica deben sustentarse sobre: Protocolos de comunicaciones interesantes en el contexto de INREDIS como son Bluetooth, RFID, IEEE 802.15.4, Wi-Fi, etc.

Protocolos Universales como son IP, TCP/UDP HTTP.

Arquitecturas avanzadas de interoperabilidad técnica Arquitecturas para entornos concretos

Arquitecturas de interoperabilidad universal


Interoperabilidad TIC (3/3). Interoperabilidad TIC (3/3). SemánticaSemántica

La interoperabilidad semántica se ocupa de asegurar que el significado preciso de la información intercambiada es entendible por otra aplicación que inicialmente no fue desarrollada para este cometido.

Implementación de tecnologías específicas que sean capaces de relacionar, interpretar, inferir y clasificar los significados implícitos de los recursos digitales y electrónicos.


Herramientas de codificación del conocimiento para Herramientas de codificación del conocimiento para interoperabilidad semántica (1/4)interoperabilidad semántica (1/4)

Hay tres niveles de comunicación semántica

Cada nivel proporciona una estructura sobre la que se apoya el inmediatamente superior

Un nivel más alto proporciona mayor expresividad pero conlleva mayor complejidad



Proporcionan interoperabilidad sintáctica. Permiten a varios sistemas que fueron designados independientemente, intercambiar datos de acuerdo a un conjunto de estructuras estandarizadas

XML es el estándar de facto en interoperabilidad sintáctica. Permite la creación de vocabularios que facilitan el tratamiento de la información

Ventajas de XML:Estándar de facto en interoperabilidad sintáctica.

Intuitivo, práctico, extendido y funcional

Existencia de gran variedad de vocabularios

Inconvenientes de XML:Muchos vocabularios específicos: Inabordable sistema interoperable.

Ambigüedades e inestabilidades en la fusión de vocabularios dispares

En un entorno cerrado es mejor, por comodidad y sencillez. En entornos compartidos es necesario que implemente sistemas de administración de datos a nivel semántico



Los metadatos definen la estructura y las relaciones entre ellos de una manera determinada facilitando un posterior reconocimiento, localización y tratamiento de la información.

Dos importantes lenguajes de metadatos: RDF y TM. Ambos pueden escribir sobre la sintaxis XML

Análisis cuantitativo y cualitativo:RDF tiene un mayor impacto en el ámbito de la ciencia y tecnología

RDF tiene características más adecuadas para la interoperabilidad semántica

Principales estándares que aplican estos lenguajes:Dos criterios de selección: grado de implantación y diversidad

Gran cantidad de estándares y herramientas de mapeo dentro de un mismo ámbito

Todos los estándares investigados se basan en RDF

Inconvenientes El mercado actual de metadatos se caracteriza por ser demasiado amplio, hay demasiados estándares para cada ámbito.



Las ontologías son usadas para clasificar los términos en una aplicación particular, caracterizar sus posibles relaciones, y definir posibles restricciones en el uso de esas relaciones

Las especificaciones de restricciones puede usarse para la realización de tareas de validación de los datos o para llevar a cabo inferencias

Dos tipos de enfoques:Lenguajes de ontologías. Orientados a la representación del conocimiento

OWL. Se basa en la estructura de RDF y es el lenguaje de ontología de referencia en la actualidad

Lenguajes de reglas ontológicas. Establecimiento de reglas lógicasSWRL. Reglas para las definiciones expresadas en la ontología común de OWL


Arquitecturas avanzadas de interoperabilidad (1/2). Arquitecturas avanzadas de interoperabilidad (1/2).

Arquitecturas para la interoperabilidad en entornos de trabajo concretos:Para la mayoría de los ámbitos, existe una única arquitectura tecnología líder disponible

Ofrecen una solución integrada y estandarizada en un entorno concreto

Conviene facilitar una posible integración de las mismas


Arquitecturas avanzadas de interoperabilidad (2/2). Arquitecturas avanzadas de interoperabilidad (2/2). Arquitecturas de interoperabilidad universalArquitecturas de interoperabilidad universal

URC: Universal Remote Console (ISO/IEC 24752)Define una metodología estándar de exposición de las funcionalidades de los diferentes dispositivos/servicios.

Ventajas:Da soporte al diseño interfaces de usuario accesibles y multilingües.

Uso de estándares abiertos.

Permite la creación de un único mando remoto universal con dispositivos como PDAs, teléfonos móviles, etc.

Inconvenientes: El estándar no incluye mecanismos de seguridad ni de privacidad

UCH: Universal Control Hub Se trata de una arquitectura tipo pasarela (gateway) que implementa el estándar URC para el caso de que haya más de un dispositivo de usuario y más de un dispositivo objetivo en un mismo entorno.

Sus ventajas e inconvenientes son análogas a las del URC.


Universal Remote Console: URC (1/3)Universal Remote Console: URC (1/3)

Problema: dificultades para controlar numerosos dispositivos debido a la complejidad o no accesibilidad de sus interfaces de usuario.

Solución: Habilitar interfaces de usuario alternativas.

Universal Remote Console (URC)Permite que los dispositivos /servicios puedan ser controlados mediante otras interfaces de usuario distintas a la suya.



“ISO/IEC 24752 – Universal Remote Console” publicado en Febrero 2008 (antes ANSI).

Crea un marco de acceso remoto a dispositivos/servicios objetivos.

Consta de 5 partes:La primera es una visión general de URC y sus componentes

El resto definen una serie de documentos basados en XML:User Interface Socket Description

Target Description

Presentation Template

Resource Sheets



El propósito es facilitar el desarrollo de una amplia gama de dispositivos que puedan actuar como Consolas Remotas Universales (URCs) para el control de otros tantos dispositivos de destino.

Para ello:Se definen las funcionalidades y estado del objetivo o “Target”.

Se definen elementos y demás información para la creación de interfaces de usuario “UIs”.

Esto permite:Interfaces de usuario “Plug and Play” .

Interfaces Dinámicas y Adaptativas.

Interfaces de usuario para Todos.


Universal Control Hub: UCH (1/3)Universal Control Hub: UCH (1/3)

Problemática URC:No existe un ecosistema URC en el mercado (falta de dispositivos o servicios que lo implementen)

Podemos querer conectarnos a más de un “Target” a la vez por medio de una misma Consola Remota

Los “Target” a los que queremos conectarnos pueden provenir de distintos fabricantes y utilizar una gran variedad de lenguajes y protocolos de comunicación

Solución: Caja abierta entre controladores y “Targets”Universal Control Hub (UCH).



Tar

get A

dapt

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ayer

UI S

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V

Universal Control Hub

TV

Calendar

HVAC

SVG / HTTP

DHTML / HTTP

Flash

XRT2

VoiceXML / phone line

Resource ServerCompany A

HTML Flash SVG Text VoiceXML Resource Server Company B

HTML Flash SVG Text VoiceXML

aggregated aggregated

Internet

(e.g. CEA-2014)

UI S

ocke

t

Plu

ggab

leU

I Other Devices

Next-gencontroller

SVG / HTTP

Controllers

"Target"Devices

URC / HTTP

CHAIN

e.g. UPnP

prop.

prop.

Universal Control Hub Architecture



El objetivo principal del UCH es permitir la comunicación entre “Controladores, clientes o URCs” (izq.) y “Targets” (dcha.), por medio de los protocolos de comunicación que habitualmente usa cada uno de ellos

El UCH (centro) está compuesto por 3 capas. De izq. a dcha.: Capa de Protocolos de Interfaz de Usuario o UIPMs (de User Interface Protocol Modules)

Capa de User Interface Sockets

Capa de Adaptadores de Target o TAs (de Target Adaptors)

Los “Servidores de Recursos” pueden proveer UIs, Recursos y todos los elementos que componen la de la arquitectura al UCH (TAs, TDMs, UIPMs,…)


Tareas de modelado. Tareas de modelado. Modelado de tipo de usuario (1/5)Modelado de tipo de usuario (1/5)

Parametriza aquellas características del usuario que influyen en la percepción y el uso de las interfaces persona-máquina.

Aspectos importantes:Identificación de las características y preferencias del usuario.

Formato de entrada/salida.Grupo demográfico.Idioma.Conocimientos tecnológicos.…

Comunicación con el sistema de la forma más sencilla e intuitiva.Generación de interfaces adaptativos y proactivos.

Soluciones:Common Access Profile (CAP, ISO/IEC 24756).Machine learning



Common Access Profile (CAP, ISO/IEC 24756):Define las necesidades y capacidades de los usuarios.

Proporciona una especificación computable.

Considera múltiples niveles de los componentes del sistema.Software de aplicación, sistemas operativos, elementos hardware, dispositivos periféricos y tecnologías de apoyo.

Agrupa el problemas de acceso de un usuario al sistema:Sensoriales: medios visuales, auditivos, olfativos o táctiles.

Físicos

Lingüísticos: idioma, sistemas de escritura.



Machine LearningHerramienta universal para la creación de modelos inteligibles a partir de un conjunto arbitrario de datos basada en métodos de aprendizaje automático.

Realiza un análisis dinámico e integra los datos procedentes de los diferentes modos de interacción, información contextual (experiencia previa del usuario) y ambiental.

Permite inferir patrones o reglas que permitan mejorar la efectividad del proceso de modelado de usuario de manera automática, facilitando los requerimientos de proactividad y adaptatividad de la interfaz de usuario.


Tareas de modelado. Tareas de modelado. Modelado de dispositivo (4/5)Modelado de dispositivo (4/5)

Describe las capacidades de los elementos hardware y/o software que interacción directamente con el usuario.

Guía para la adaptación del contenido presentado a un dispositivo concreto.

Aspectos importantes:Plataforma hardware sobre la que se ejecuta el software.

Plataforma software donde están alojadas todas las aplicaciones.

Aplicación individual: Donde se va a mostrar el contenido.

Ontologías:Composite Capabilities/Preferences Profile (CC/CP), basado en RDF y propuesto por W3C.

User Agent Profile (UAProf), basado en RDF para dispositivos inalámbricos.

Wireless Universal Resource File (WURFL), basado en XML para dispositivos móviles.


Tareas de modelado. Tareas de modelado. Modelado de contexto (5/5)Modelado de contexto (5/5)

Recoge la información ambiental que rodea al usuario y adaptando el comportamiento del software.

Relativo al software ubicuo.

Aspectos importantes:Identificación de las características del usuario.

Localización del usuario.

Tiempo relativo a la acción o situación.

Tarea que hay que realizar.

Ontologías, basadas en OWL:Standard Ontology for Ubiquitous and Pervasive Applications (SOUPA)

Context Broker Architectura Ontology (CoBrA-ONT)

CONtext Ontology (CONON)


NormalizaciónNormalización

Interoperabilidad:ISO/IEC 197633-3:2007: interoperación entre sistemas basados en ontologías.

ISO/IEC 24752: Universal Remote Console.

Modelado:ISO/IEC 24756: Common Access Profile.

Otros dominios:ISO/IEC 21127:2006: información de patrimonio cultural.

ISO/IEC 15944-4:2007: información de economía y finanzas.

ISO/IEC 19132:2007: servicios basados en la localización.

ISO(IEC 11404 (IEEE-LOM-1484.12): modelo de objetos de aprendizaje.

…


Tendencias de futuroTendencias de futuro

Necesaria interoperabilidad técnica (URC-UCH) complementada con interoperabilidad semántica (Modelado de servicios mediante ontologías).

Los servicios y aplicaciones serán capaces de configurarse según las características (necesidades) del usuario, el tipo de dispositivo de acceso (móvil, tv, pc, etc) y según el contexto de uso.

Se tiende hacia la combinación de aplicaciones accesibles + interoperabilidad+ ubicuidad + interacción multimodal + acceso multicanal


Tendencias de futuroTendencias de futuro

Actualmente Futuro próximo


Web INREDISWeb INREDIS


Web CDTWeb CDT


Centro Demostrador de Tecnología

Escaparate donde mostrar prototipos, desarrollos tecnológicos y productos relacionados con accesibilidad e interoperabilidad.


Plataforma de KM colaborativoPlataforma de KM colaborativo


Sistema de Vigilancia TecnológicaSistema de Vigilancia Tecnológica


CONTACTAME!CONTACTAME!

José Angel Martínez Usero

Director Científico de INREDIS

Coordinador de la Oficina en Bruselas, proyectos y redes europeas

Director académico del master UOC-Technosite sobre tecnologías accesibles

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