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Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 1 Vincent Ricquebourg 1,2, David Menga 2, Laurent Delahoche 1, Bruno Marhic 1, David Durand.

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1 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 1 Vincent Ricquebourg 1,2, David Menga 2, Laurent Delahoche 1, Bruno Marhic 1, David Durand 3, Christophe Logé 3 Le 6 Septembre 2006 Architecture de perception de contexte orientée service pour l'habitat communicant 1 LTI, Avenue des Facultés le Bailly Amiens (France) 2 EDF R&D, 1 Avenue Charles de Gaule Clamart (France) 3 LaRIA, 33 rue Saint Leu Amiens (France)

2 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 2 Lhabitat communicant Cest… Une maison connectée vers lextérieur Une maison équipée dobjets communicants Une maison confortable (chauffage, climatisation, éclairage) Une maison économe Une maison qui simplifie le quotidien (retour à la maison, départ, détente et loisirs) Une maison sûre (sûreté des biens, sûreté des individus) Une maison autonome (supervision, réactivité) La maison doit rendre des services à lhabitant

3 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 3 Services à lhabitant Exemples : Je pars de chez moi, la maison passe en mode minimal (extinction de léclairage, baisse du chauffage, baisse des volets,…) Je rentre chez moi, léclairage sallume, mes s sont diffusés sur ma TV,… Léclairage intérieur sadapte en fonction de la luminosité extérieure La maison doit percevoir la situation en cours Sensibilité au contexte afin de fournir le service le plus adapté à la situation en cours La maison fournit un service contextualisé

4 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 4 Prendre en compte le contexte dans lhabitat Ref : Coutaz J., Crowley J., Dobson S., Garlan D. - « Context is key » -Commun. ACM, Vol. 48, No. 3. (March 05) Différentes couches :

5 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 5 Plateforme logicielle OSGi SOA Spécification définie par lOSGi Alliance, qui conceptualise une plateforme de déploiement de services administrable à distance.

6 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 6 Architecture de perception de contexte Modèle PCIA : 4 couches distinctes P : Perception Comment percevoir ? Utilisation de capteurs qui permettent de quantifier un phénomène physique acquisition des données contextuelles C : Contexte Comment représenter le contexte ? Utilisation dun modèle de contexte nourrit par les données contextuelles I : Inférence Comment définir une situation ? Utilisation dun moteur dinférence (raisonneur) A : Action Comment agir face à une situation ? Utilisation dactionneurs qui permettent de modifier un phénomène physique P C I A Environnement

7 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 7 Architecture de perception de contexte OSGi Perception Action Contexte Inférence Environnement

8 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 8 Architecture de perception de contexte Notre architecture de perception de contexte orientée services : OSGi

9 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 9 Architecture de perception de contexte Notre architecture de perception de contexte : Couche matérielle permettant de Percevoir un phénomène physique (capteurs) Modifier un phénomène physique (actionneurs)

10 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 10 Comment appréhender le contexte ? Notre architecture de perception de contexte : Couche événementielle permettant le transport des données capteurs/actionneurs Permet dobtenir une couche harmonisée pour les capteurs/actionneurs

11 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 11 Le bus événementiel Utilisation dun bus événementiel (publication/souscription) Bus événementiel pour faire transiter des événements simples Format des évènements émis : Valeur_Captée, Horodatage, Unitée_de_mesure, Incertitude_Mesure, Identifiant_Capteur, Identifiant_message Bus événementiel Capteur 1 Capteur 2 Bundle 1 Bundle 2

12 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 12 Exemple : EventAdmin sous OSGi Source : Didier Donsez

13 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 13 Comment appréhender le contexte ? Notre architecture de perception de contexte : Lontologie permet de modéliser lhabitat à tout instant. A partir des données capteurs, le modèle de lhabitat se construit. Les règles permettent de raisonner à partir du contenu de lontologie (mécanisme dinférence)

14 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 14 Ontologie : Définition En philosophie : Cest l'étude de l'être en tant qu'être, c'est-à-dire l'étude des propriétés générales de ce qui existe. En informatique : Cest un ensemble structuré de concepts. Les concepts sont organisés dans un graphe dont les relations peuvent être : des relations sémantiques ; des relations de composition et d'héritage (au sens objet) Une ontologie est la spécification d'une conceptualisation d'un domaine de connaissance Cette définition s'appuie sur deux dimensions : une ontologie est la conceptualisation d'un domaine, c'est-à-dire un choix quant à la manière de décrire un domaine. c'est par ailleurs la spécification de cette conceptualisation, c'est-à-dire sa description formelle.

15 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 15 Pourquoi une ontologie ? Dans notre cas, on va se servir dune ontologie pour modéliser notre connaissance envers la maison communicante (individu, objets communicants,…) et ce qui est perçu Décrit de manière formelle les concepts Représentation sous forme de classes Les relations entre les classes A partir de règles dinférence, on va pouvoir raisonner sur les données contextuelles perçues dans lenvironnement. Fournir le service approprié

16 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 16 Le mécanisme dinférence Linférence est une opération logique par laquelle on admet une proposition en vertu de sa liaison avec dautres propositions déjà tenues pour vraies. Nous utilisons SWRL qui est un langage dontologie intégrant un langage de règles (OWL+RuleML). OWL est langage de modélisation pour les ontologies (standard du W3C) Inférence Je sais ceci Je sais cela Que cela me suggère-t-il ?

17 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 17 Hiérarchie OWL des classes pour lhabitat communicant

18 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 18 Relations entre les classes Propriétés Entre objets ou dun objet vers une donnée Transitives, inverses, etc.

19 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 19

20 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 20 Les règles dinférence 1 - A chaînage arrière Ensemble de règles à chaînage arrière qui définit ce quest une maison occupée et une maison inoccupée. La première partie précise les conditions nécessaires et suffisantes pour définir ce quest une maison occupée. Une maison occupée doit contenir au moins une personne. La seconde partie définit ce quest une maison inoccupée. Une maison inoccupée est le complément dune maison occupée.

21 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 21 Exemple de règles à chaînage arrière 2 1

22 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 22 Les règles 2 - A chaînage avant

23 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 23 Formation dune ontologie Outil pour faire abstraction de la complexité du langage : Protégé développé par Stanford UnicodeURI XML + NS + xmlschema RDF + rdfschema Ontology vocabulary Self- desc. doc. Data Logic Proof Rules Trust OWL RuleML

24 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 24 Pourquoi une ontologie ? Les + Abstraction de haut niveau sémantique Représentation du contexte Possibilité de faire de lintelligence artificielle La notion dinférence à partir de règles. Louverture des langages de description dontologies permet détendre les descriptions Ajout de nouvelles connaissances Représentation sappuyant sur des standards XML, RDF, OWL, RuleML

25 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 25 Pourquoi une ontologie ? Les - Nécessite une puissance de calcul assez importante Temps de calcul incompatibles avec du Temps Réel Attention aux incohérences dans le modèle

26 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 26 Les services rendus Notre architecture de perception de contexte : Services C/C Services qui nécessitent peu dintelligence Services composites Services qui agrégent un ensemble de données Service ontologie Chargé de faire le pont entre le bus événementiel et l'ontologie Service contextuel Services qui sont rendus à lhabitant et qui sont adaptés au contexte (Appel des secours en cas de chute,...)

27 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 27 Intégration dUPnP Universal Plug and Play Les actionneurs sont des objets UPnP. Lors de lajout dun nouvel objet UPnP, un nouvel individu est créé dans lontologie Lors du retrait dun objet UPnP, lindividu correspondant est supprimé de lontologie Lors de la modification de létat dun objet UPnP, son nouvel état est transmis à lontologie Utilisation dun bus événementiel

28 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 28 Expérimentation Mise en place du scénario « je men vais, je reviens » Je suis dans ma maison, jallume des lampes. Je men vais. La maison se souvient de létat des objets. Lorsque je reviens, la maison me fournit à nouveau létat des objets. Utilisation de capteurs de mouvements Utilisation de matériels X10 pour la commande de prises électriques Découpage dune pièce en sous-zones (zone entrée, …) Mise en place du second scénario « je me déplace dans lhabitat » En fonction de ma position dans la maison, jobtiens un service. Utilisation de capteurs de mouvements et de matériels X10 Découpage dune pièce en sous-zones

29 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 29 Déroulement logiciel

30 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 30 Constat Limites Temps de traitement lié au raisonneur (ressources machines trop faibles) La technologie utilisée (X10) fournit des résultats aléatoires. Solutions envisagées Déport du raisonneur Solutions alternatives à lontologie ??? Technologie plus robuste (Konnex, BACnet, LonWorks ?)

31 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 31 Perspectives Etoffer l'ontologie Intégration Ontologie & Interaction multimodale Dans telle situation, jutilise telle modalité Détection de contextes plus complexes Utilisation de signatures particulières Détection dun changement de contexte Extraction des caractéristiques de lenvironnement à partir des données sensorielles Utilisation de capteurs complémentaires : caméra omnidirectionnelle et télémétre laser Problème de dérives capteurs Prise en compte du conflit entre les sources de données pour détecter les erreurs

32 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 32 Perspectives Prétraitement sémantique PC déporté Service fusion

33 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 33

34 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 34 Conclusion L'architecture semble robuste Résultats cohérents Nécessité de passer à l'échelle Passer sur du matériel embarqué plus performant Utilisation de technologies hétérogènes Gros travail d'intégration (Ontologie, capteurs, OSGi, Java, UPnP) Vaste chantier !!

35 Ubimob06 Journées Francophones sur la Mobilité et l'Ubiquité 35 Merci !


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