Συστήματα Επίγνωσης Πλαισίου / Context Aware

Τι εννοούμε με τον όρο «επίγνωση πλαισίου»; Ποια είναι τα αντίστοιχα υπολογιστικά συστήματα που περιγράφονται από το ομώνυμο πεδίο εφαρμογών, της περιοχής του διάχυτου υπολογισμού; Με ποιες θεωρίες; Θα προσπαθήσουμε να απαντήσουμε τα παραπάνω ερωτήματα προσπαθώντας να κατανοήσουμε σε κάθε βήμα αυτό ακριβώς που έχουμε ορίσει. Ετυμολογικά, με τον όρο πλαίσιο (context), αναφερόμαστε σε οτιδήποτε περιβάλλει και ορίζει κάτι άλλο. Εξειδικεύοντας τον όρο στον τομέα της πληροφορικής, αυτό το «κάτι άλλο» μπορεί να είναι μία υπόθεση, ένα άτομο, ένα υπολογιστικό σύστημα. Με το ρήμα «ορίζει» εννοούμε όλα εκείνα τα χαρακτηριστικά τα οποία δίνουν ξεχωριστή αξία στο αντικείμενό μας. Για παράδειγμα, αυτό το «κάτι», έστω ότι είναι ένας άνθρωπος, το «πλαίσιο» του οποίου αναφέρεται στην πληροφορία, στις ιδιότητες και στα χαρακτηριστικά του περιβάλλοντός του, όπως οι τοποθεσίες ατόμων που βρίσκονται γύρω του και τα αντίστοιχα προφίλ τους. Πολλά παρόμοια παραδείγματα μπορούμε να σκεφτούμε στο ίδιο μοντέλο. Κοιτάζοντας τα προσεκτικά, θα βρούμε αρκετά σημεία κοινά, τα οποία θα μας βοηθήσουν στο να αναγνωρίσουμε κάποια συγκεκριμένα πρότυπα τα οποία ακολουθούνται. Σχεδόν πάντα θα αναγνωρίζουμε κάποιο στοιχείο και κάποια κατάσταση που ορίζεται. Έτσι οδηγούμαστε σε έναν πιο γενικό ορισμό που λέει ότι: Πλαίσιο είναι κάθε πληροφορία που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει την κατάσταση μίας οντότητας. Την προαναφερθείσα πληροφορία μπορούμε να την χωρίσουμε σε δύο κατηγορίες με βάση την πολυπλοκότητά της: Σε στοιχειώδη πλαίσια και σε μοντέλα πλαισίου.

Παραδείγματα πλαισίου οντοτήτων

· Χωρική τοποθεσία

· Χρόνος

· Κατάσταση εκτέλεσης μίας εφαρμογής

· Πόροι συστήματος

· Χωρητικότητα δικτύου

· Κάποια δραστηριότητα

· Τάσεις χρηστών

· Συναισθηματικό προφίλ χρηστών

· Θερμοκρασία

Παραδείγματα μοντέλων πλαισίων

· Χωρικά μοντέλα

· Μοντέλα δραστηριοτήτων (δραστηριότητες ανθρώπων, τάσεις)

· Μοντέλο φυσικής κατάστασης (θερμοκρασία, καύσιμη ύλη, υγρασία, άνεμος και συναρτήσεις αυτών)

Ένα μεγάλο ερευνητικό θέμα σήμερα είναι οι προκλήσεις που αντιμετωπίζονται στην αναπαράσταση αυτής της πληροφορίας. Για παράδειγμα, αξίζει να αναφέρουμε ότι σήμερα πιστεύεται πως για τον σχεδιασμό συστημάτων επίγνωσης πλαισίου, οι οντολογίες αποτελούν ένα από τα καλύτερα μέσα αναπαράστασης γνώσης. Αυτό συμβαίνει για τους εξής λόγους:

1. Με μία κοινή οντολογία διευκολύνεται ο διαμοιρασμός γνώσης σε ανοιχτά και δυναμικά κατανεμημένα συστήματα
2. Οντολογίες με καλώς ορισμένη δηλωτική σημασιολογία παρέχει ένα μέσο σε έξυπνους πράκτορες να βγάλουν συμπεράσματα για πληροφορία πλαισίου (contextual information).
3. Με οντολογίες μπορούν συσκευές και πράκτορες να μπορούν να συνομιλούν χωρίς να είναι απαραίτητα σχεδιασμένοι για να μπορούν να επικοινωνούν μεταξύ τους.

Άλλες αναπαραστάσεις γνώσης είναι οι εξής:

Λογική πρώτης τάξης:

Πχ.

• 1. Τοποθεσία (Άγγελος, Στο, Δωμάτιο 2401)

• 2. Τοποθεσία (Κώστας, Στο, Δωμάτιο 2401)

• 3. Τοποθεσία (Δημήτρης, Εισέρχεται, Δωμάτιο 2401)

• 4. Θερμοκρασία (Δωμάτιο 2401, =, 68)

• 5. Φωτισμός (Δωμάτιο 2401, Είναι, Χαμηλός)

• 6. Εφαρμογή (PowerPoint, Είναι, Ενεργή)

• 7. Εφαρμογή (MP3 Player, Είναι, Ενεργή)

Εννοιολογικά γραφήματα:

Πχ.

• [Person]¬(Betw)- ¬1-[Rock] ¬2-[Place]®(Attr)®[Hard].

• Ένα άτομο είναι μεταξύ μίας πέτρας και ενός σκληρού αντικειμένου

Passive και Active Context – Awareness

Δεδομένου ότι η έννοια της επίγνωσης πλαισίου θεσπίστηκε με το Schilit, αρκετοί ορισμοί έχουν διατυπωθεί που περιγράφουν τα διαφορετικά επίπεδα διαδραστικότητας. Ο Cheverst για παράδειγμα, εξετάζει κατά πόσον οι πληροφορίες θα πρέπει να ωθούνται προς το χρήστη ή ο χρήστης θα πρέπει να αφεθεί να ανακτήσει τις πληροφορίες από μόνος τους, ενώ άλλοι ερευνητές θεωρούν ότι μόνο όταν οι εφαρμογές στις οποίες η πληροφορία καταχωρείται (και όχι να ανακτάται χειροκίνητα) πρέπει να ονομάζονται επίγνωσης πλαισίου. Ως ορισμός πιστεύω ότι πρέπει να κρατήσουμε εκείνον, των Chen και Kotz; που αναγνωρίζει την ενεργητική και παθητική διαφοροποίηση στις εν λόγω εφαρμογές. Το ενεργό πλαίσιο επίγνωσης λοιπόν (Active context awareness) περιγράφει εφαρμογές που βασίζονται σε δεδομένα από αισθητήρες που αλλάζουν το περιεχόμενο των εφαρμογών αυτόματα, με βάση τα δεδομένα που ανακτώνται, ενώ στο παθητικό πλαίσιο επίγνωσης, απλώς υποβάλλονται αιτήσεις προς ενημέρωση του χρήστη και εκείνος προσδιορίζει κατά βούληση τον τρόπο με τον οποίο η εφαρμογή θα αλληλεπιδρά μαζί του. Ένα απλό παράδειγμα μίας εφαρμογής ενεργού πλαισίου είναι ,όταν το κινητό τηλέφωνο αλλάζει την ώρα αυτόματα αν ο χρήστης εισέλθει σε μια νέα ζώνη ώρας. Στην αντίστοιχη παθητική έκδοση, το κινητό τηλέφωνο ειδοποιεί τον χρήστη με πληροφορίες που σχετίζονται με την αλλαγή της ώρας

Sensing –> Data Fusion –> Action

Ένα σύστημα επίγνωσης πλαισίου μπορεί να θεωρηθεί ότι υποστηρίζει τρεις κύριες λειτουργίες: αίσθηση, επεξεργασία και ενέργεια. Τα διάχυτα συστήματα μπορεί να διαφέρουν σε φιλοσοφία σε κάθε μία από αυτές τις λειτουργίες. Για παράδειγμα κάποια συστήματα μπορεί να έχουν πολλούς αισθητήρες και να κάνουν έναν απλό συμπερασμό πριν δράσουν καταλλήλως, άλλα μπορεί να έχουν λίγους και να κάνουν αρκετά σύνθετη σύντηξη δεδομένων πριν βγάλουν απόφαση ώστε να δράσουν με βάση αυτή.

Enjoy