UPV / EHU Sistemas Ubicuos 1. Introducción

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1 Sistemas Ubicuos 1. Introducción Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 1

2 La buena tecnología es indistinguible de la magia Arthur C. Clarke Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 2

3 Introducción a los sistemas ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 3

4 Introducción a los sistemas ubicuos 1. Contexto tecnológico y definiciones 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 4

5 De las redes a los sistemas ubicuos Tipo de sistema Componentes Soporte de red 1970 Sistemas en red Mainframes, minis Cableada, propietaria 1 computador : N personas Sistemas distribuidos Sistemas móviles Estaciones de trabajo, PCs PCs portátiles Cableada, estándar Cableada o inalámbrica 1 computador : 1 persona 2000 Sistemas ubicuos PDAs, teléfonos, tarjetas, electrodomést.,... Inalámbrica, infraestructura común (red eléctrica) N computadores : 1 persona Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 5

6 Sistema distribuido = Sistema en red + Transparencia de nombres Transparencia en la ubicación Tolerancia a fallos Consistencia Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 6

7 Sistema móvil = Sistema distribuido + Direcciones de red dinámicas (Mobile IP) Funcionamiento en desconexión Interoperación espontánea Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 7

8 Adónde nos puede llevar la tecnología? Antes Ahora Elementos de cómputo: Computadores (en red) Muchos y variados dispositivos Dispositivos de entrada: teclado, ratón Dispositivos de salida: pantalla, impresora Red de interconexión: Cableada, a veces inalámbrica Sensores de todo tipo, entrada multimedia Actuadores, salida multimedia Todo está interconectado de alguna forma Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 8

9 El entorno se hace inteligente Estamos rodeados de dispositivos minúsculos con capacidad de cómputo notable, sensores de todo tipo, conectividad completa Podemos programar un comportamiento inteligente si somos capaces de construir aplicaciones útiles y los dispositivos entienden un lenguaje común! Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 9

10 Sistema clásico. El usuario en el bucle. Proceso Entrada Salida Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 10

11 Entorno inteligente. El usuario sale del bucle Proceso Entrada Salida Entorno Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 11

12 e interacciona con el entorno de manera natural Proceso Entrada Salida Entorno Bla bla bla bla Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 12

13 Tipos de sistemas ubicuos (un intento de clasificación) Entornos inteligentes Domótica Entornos asistenciales Entornos industriales Ocio Educación Redes ad-hoc (sin infraestructura) Redes espontáneas Mobile Ad-hoc Networks (MANET) Vehicular Ad-hoc Networks (VANET) Redes de sensores Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 13

14 y conceptos relacionados Internet of Things Cloud computing EveryWare Ambient Intelligence (AmI) Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 14

15 Entornos inteligentes No sólo interacción, sino también percepción: sensibilidad al contexto. El sistema (empotrado) en el entorno inteligente toma la iniciativa (proactividad). Implica aprendizaje para adaptarse a las características de los habitantes del entorno. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 15

16 Entornos inteligentes Algunos ejemplos Aura Gaia iroom (Stanford) EasyLeaving(MS) Oxigen (MIT) Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 16

17 Inteligencia Ambiental (AmI) Concepto acuñado en el entorno de la UE ISTAG (Information Society Tecnologies Advisory Group) No es un término universal En América: UbiCom (systems/environments/ applications) Interdisciplinar Las aplicaciones AmI se describen mediante escenarios, situaciones noveladas donde los protagonistas se mueven en un entorno inteligente p.e., escenarios definidos por el ISTAG Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 17

18 Inteligencia Ambiental (AmI) Escenarios AmI del ISTAG para el año 2010 Maria: Road Warrior Dimitrios: Digital Me Carmen: Traffic, sustainability & commerce Ambient for social learning Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 18

19 Dispositivos, aplicaciones, computadores 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. 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 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 19

20 Introducción a los sistemas ubicuos 1. Evolución histórica 2. La visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 20

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

22 La escritura ha necesitado miles de años para llegar a ser una tecnología ubicua. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 22

23 Such a disappearence is a fundamental consequence not of technology, but of human psicology Mark Weiser The Computer for the 21st Century 1991 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 23

24 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 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 24

25 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 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 25

26 Escala El territorio del usuario Metáfora del escritorio boards Una pizarra, un tablón... pads Un libro, un cuaderno... tabs Un post-it, una etiqueta, una tarjeta... El escritorio de un sistema basado en ventanas: una pantalla es una buena metáfora del escritorio? Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 26

27 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 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 27

28 Introducción a los sistemas ubicuos 1. Evolución histórica 2. Motivación: la visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 28

29 Sistema ubicuo = Sistema móvil + Integración física Desaparición mental Adaptabilidad a las condiciones del entorno Integración sin costuras Sensibilidad al contexto Interacción transparente (proactividad) Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 29

30 Sistema ubicuo = Sistema móvil + Smart spaces Invisibility Localized Scalability Uneven conditioning Satyanarayanan, 2001 Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 30

31 Integración física (Kindberg, 2002) Entornos con mobiliario inteligente, provisto de sensores y capacidad de proceso y comunicación. Ejemplo: Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 31

32 Desaparición mental Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 32

33 Adaptabilidad a las condiciones del entorno 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. Ejemplos: La telefonía móvil de datos utiliza diferentes protocolos depndiendo de la calidad de la señal. 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). Un sistema de recepción de video adapta la resolución de acuerdo al ancho de banda disponible. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 33

34 Integración sin costuras Los cambios de infraestructura y la adaptabilidad a nuevas condiciones del entorno deben ser transparentes a la aplicación y al usuario El usuario no debería percibir el cambio Ejemplos Los cambios de resolución en la recepción de video se hacen sin cortes ni saltos. No se pierden mensajes o eventos, ni se reciben por duplicado. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 34

35 Sensibilidad al contexto El dispositivo móvil de un usuario percibe los parámetros del entorno: Localización y orientación: Entrando en la Parte Vieja de Donostia Tiempo: 21:00 Velocidad: Baja Ruido ambiente: Bajo Luminosidad ambiente: Media y actúa de acuerdo a ellos: Muestra el mapa de la Parte Vieja Luminosidad de la pantalla: Normal Salida de audio: No Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 35

36 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. Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 36

37 Proactividad Parámetros del entorno: Localización y orientación: Entrando en la Parte Vieja de Donostia Tiempo: 21:00 Parámetros fisiológicos del usuario: Hambriento y deshidratado Estado psicológico del usuario: Contento Estado económico del usuario: Aun no ha cobrado Historial reciente: Ha recorrido 13 Km sin pausas Comportamiento proactivo: Muestra el mapa de la Parte Vieja sugiriendo los bares de pintxos en la dirección de la marcha que cumplen las siguientes condiciones: Frecuentados por el usuario Baratos Patrocinados por Google Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 37

38 Introducción a los sistemas ubicuos 1. Evolución histórica 2. Motivación: la visión de Weiser 3. Características de los sistemas ubicuos 4. Aspectos de diseño Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 38

39 Aspectos de diseño en los sistemas ubicuos Enfoque por capas y aspectos transversales Metodologías Herramientas y plataformas Interfaces de usuario Servicios Aplicaciones inteligentes Infraestructuras software Infraestructuras hardware Seguridad e integridad Aspectos éticos y sociales Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores 39

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