Next Generation Intelligent Environments Ambient Adaptive Systems
Συγγραφέας	Απόστολος Μηλιώνης, Ιωάννης Λιβερέζας, Δημήτριος Οικονόμου (Συγγραφείς 2ου κεφαλαίου: Adaptive Networking, σελ. 37-84)
Εκδότης	Springer
Έτος έκδοσης	2016 (2η έκδοση)
Aριθμός σελίδων	346
ISBN	978-3-319-23451-9

Το βιβλίο (DOI: 10.1007/978-3-319-23452-6) βασίζεται στη συνεργατική έρευνα που διεξήχθη στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού ερευνητικού έργου FP7-FET-216837 ATRACO (Adaptive and Trusted Ambient Ecologies). Στόχος του έργου ήταν να συνεισφέρει νέες μεθοδολογίες για την υλοποίηση έμπιστων περιβαλλόντων οικολογιών. Ένας χώρος περιβάλλουσας οικολογίας περιλαμβάνει συνεργαζόμενες και διαδραστικές συσκευές, γνωσιακά αντικείμενα, αρχιτεκτονικά μοντέλα, υποσυστήματα λογισμικού και υπηρεσίες. Ένα γνωσιακό αντικείμενο ή συσκευή χρησιμοποιεί αισθητήρες για να αντιλαμβάνεται το περιβάλλον λειτουργίας του και εφαρμόζει μία οντολογία για την ερμηνεία του. Επιπλέον, χρησιμοποιεί εσωτερικά μοντέλα εμπιστοσύνης και ασαφείς μηχανισμούς λήψης αποφάσεων για να προσαρμόζει τη λειτουργία του στις μεταβολές του περιβάλλοντος, καθώς και προσαρμοστικά διαλογικά μοντέλα για να επικοινωνήσει την κατάστασή του και να αλληλεπιδράσει με τους ανθρώπους.

Οι περιβάλλουσες οικολογίες αποτελούν την υποδομή που υποστηρίζει τις δραστηριότητες των χρηστών. Tο ATRACO μοντελοποιεί κάθε δραστηριότητα ως μία «σφαίρα» χρησιμοποιώντας πεπερασμένους πόρους για την επίτευξη των στόχων των χρηστών και έχοντας σαφή όρια τα οποία υλοποιούν τις απαιτήσεις ιδιωτικότητας. Οι δράσεις των χρηστών οι οποίες συνθέτουν μία δραστηριότητα υποστηρίζονται από εξειδικευμένες ενορχηστρώσεις διεισδυτικών υπολογιστικών υπηρεσιών, οι οποίες εκδηλώνονται από μία οικολογία ευφυών αντικειμένων. Η σφαίρα προσαρμόζεται στο διαφοροποιούμενο περιβάλλον με την επαναδιαπραγμάτευση των ορίων της, υιοθετώντας κατάλληλα μοντέλα αλληλεπίδρασης και διαχείρισης πόρων. Στο ATRACO διερευνούμε την έννοια της προσαρμογής στα πλαίσια της λειτουργίας των αντικειμένων, της σύνθεσης της οικολογίας, της επιλογής του δικτύου και των συσκευών και της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-μηχανής σε σχέση με τις προτιμήσεις και τη συμπεριφορά του χρήστη.

Το βιβλίο περιλαμβάνει 9 κεφάλαια, όπου το καθένα επιχειρεί μία λεπτομερή διερεύνηση μιας συγκεκριμένης επιστημονικής περιοχής στο ερευνητικό πεδίο των ευφυών συστημάτων. Το πρώτο κεφάλαιο περιγράφει την αρχιτεκτονική μεσολογισμικού του πρωτοτύπου συστήματος που υλοποιήθηκε στο πλαίσιο του έργου. Το δεύτερο κεφάλαιο επεξεργάζεται καθοριστικά ζητήματα δικτύωσης στο πλαίσιο των συστημάτων περιβάλλουσας ευφυίας. Το τρίτο κεφάλαιο παρέχει μία λεπτομερή ανάλυση θεωρητικών και πρακτικών προσεγγίσεων για την οντολογική διαχείριση γνώσης. Το τέταρτο κεφάλαιο αφιερώνεται στα ζητήματα προστασίας της ιδιωτικότητας και εμπιστοσύνης, που είναι ιδιαίτερα σημαντικά στα υπολογιστικά και διεισδυτικά συστήματα. Το πέμπτο κεφάλαιο παρουσιάζει τον σημαντικό μηχανισμό ασαφούς προσαρμογής που υιοθετείται στο ATRACO. Το έκτο κεφάλαιο παρουσιάζει τις προκλήσεις και καινοτόμες προσεγγίσεις για την προσαρμοστική αλληλεπίδραση ανάμεσα στους χρήστες και στα ευφυή περιβάλλοντα. Το έβδομο κεφάλαιο παρουσιάζει τη χρηστοκεντρική διεπαφή φωνητικής διαχείρισης του περιβάλλοντος. Το όγδοο κεφάλαιο διαπραγματεύεται ζητήματα οργάνωσης και προγραμματισμού σχεδίων δράσεων και τεχνητής νοημοσύνης. Το τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζει τις μεθόδους της κοινωνικής αξιολόγησης του συστήματος που διεξήχθη στο πλαίσιο του έργου. Στη 2η έκδοση του βιβλίου, οι συγγραφείς σχολιάζουν με αναδρομική οπτική τα ερευνητικά τους αποτελέσματα και επιτεύγματα με τελικές παρατηρήσεις.

Ειδικότερα, στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζουμε ένα πλαίσιο μηχανισμών προσαρμογής των διαφορετικών δικτύων και συσκευών σε ένα ευφυές περιβάλλον υιοθετώντας την αρχιτεκτονική SOA και τις υποδομές OSGi και UPnP, το οποίο επιτρέπει την ενιαία και διάφανη πρόσβαση σε συσκευές και υπηρεσίες στο δικτυωμένο περιβάλλον και υποστηρίζει την υλοποίηση σφαιρών δραστηριοτήτων και διεισδυτικών εφαρμογών πάνω από ένα μείγμα ετερογενών δικτύων (π.χ. Ethernet, Lonworks, Z-Wave). Το προτεινόμενο middleware παρέχει ένα επίπεδο αναπαράστασης UPnP των φυσικών συσκευών και υπηρεσιών του περιβάλλοντος, το οποίο έχει εμπλουτιστεί με γενικευμένες λειτουργίες σύνθεσης, ενεργοποίησης και εκτέλεσης σεναρίων ελέγχου, εκτέλεσης ενεργειών και υπηρεσίες συναγερμού. Η υποδομή UPnP υιοθετήθηκε από το έργο ATRACO ως υπόστρωμα επικοινωνίας και λειτουργίας των υποσυστημάτων της αρχιτεκτονικής και των υποστηριζόμενων διεισδυτικών υπηρεσιών. Η εργασία μας εστιάζει συγκεκριμένα στο ζήτημα της ετερογένειας στο επίπεδο του δικτύου και ορίζει μηχανισμούς προσαρμογής για την αντιμετώπισή της. Χρησιμοποιώντας το προτεινόμενο στρώμα δικτυακής προσαρμογής υλοποιήθηκαν συσκευαστές UPnP (wrappers) για δυαδικούς αισθητήρες, παγίδες πορτών/παραθύρων, αισθητήρες κίνησης, διακόπτες, φωτισμό, έξυπνες πρίζες και ανιχνευτές ποσότητας φωτός, καθώς και υπηρεσίες για την υποστήριξη της εκτέλεσης δράσεων, στο πλαίσιο της επίδειξης του πρωτοτύπου συστήματος που φιλοξενήθηκε στο ευφυές περιβάλλον iSpace του Πανεπιστημίου του Essex. Συγκεκριμένα, στο πρώτο παράδειγμα χρήσης επιδείξαμε πως μία προτίμηση υψηλού επιπέδου του χρήστη σχετικά με την εξοικονόμηση ενέργειας υλοποιείται μέσω του middleware δικτυακής προσαρμογής στα πλαίσια μιας σφαίρας δραστηριότητας που σχετίζεται με την ψυχαγωγία του χρήστη. Στο δεύτερο παράδειγμα, υποστηρίζεται η υλοποίηση μιας υπηρεσίας ασφάλειας κατά τη διάρκεια του ύπνου.

Το περιεχόμενο του βιβλίου μπορεί να είναι χρήσιμο σε επιστήμονες και μηχανικούς των υπολογιστών και σε όσους εργάζονται στην περιοχή των χώρων περιβάλλουσας ευφυίας, στη βιομηχανία ή στον ακαδημαϊκό χώρο. Επιπλέον, το βιβλίο απευθύνεται και σε μεταπτυχιακούς φοιτητές και υποψήφιους διδάκτορες που εξειδικεύονται στην περιοχή των ευφυών περιβαλλόντων ή εστιάζουν σε ζητήματα που σχετίζονται με τα επιμέρους κεφάλαια του βιβλίου, οι οποίοι μπορούν να αποκτήσουν μία εμπεριστατωμένη γνώση για το σημερινό επίπεδο της έρευνας αιχμής στην περιοχή και για τα κύρια ζητήματα που πρέπει να θεωρήσει και αντιμετωπίσει κανείς στην πράξη για την ανάπτυξη ευφυών περιβαλλόντων.