Intergiciels pour la sensibilité au contexte en environnement … · 2019. 5. 21. · - définit...

Intergiciels pour la sensibilité au contexte enenvironnement ubiquitaire

Soutenance d’habilitation à diriger des recherches de l’université d’Évry

Chantal Taconet1

1Institut TélécomTélécom SudParis

CNRS UMR SAMOVARDépartement Informatique

Équipe ACMESProjet MARGE

Jeudi 10 février 2011

Plan de la présentation

1 IntroductionPositionnementCadre de lecture des contributions

2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaireDémarche de conception des applications ubiquitairesObservationDéploiement sensible au contexteExécution sensible au contexte

3 Bilan et perspectivesSynthèse des résultats obtenusPerspectives de recherche3 sujets de recherche

HDR CT (TSP/UEVE) 2 / 39

Introduction

De l’informatique mobile vers l’internet des objets

2020

Librement inspiré de [Waldner 2007]

Ub

iqu

ité

Intelligence ambiante

& Internet des objets

Ubiquité

Sensibilité au contexte

1970 2000 20101985

Intelligence ambiante

Ubiquité


Ubiquité

Mobilité


Innovations logicielles pour applications ubiquitaires


Introduction Positionnement

Enjeux et verrous de l’informatique ubiquitaire

« The most profound technologies are those that disappear. They weavethemselves into the fabric of everyday life until they are indistinguishablefrom it. » [Weiser, 1991].

Nouvelles interactions logiciel/environnement• Interprétation des données en provenance de

l’« Internet des Objets »(service de gestion de contexte)• Concevoir et exécuter des systèmes sensibles au contexte

[Schilit and Theimer, 1994], [Dey, 2000]

Modèles et intergiciels pour la création d’applications sensibles au contexte



Préoccupation « sensibilité au contexte »

Systèmes répartis

IntergicielsObjets Composants Services


Ingénierie dirigée par les modèles

Modèles de sensibilité aucontexte

Séparation despréoccupations

Métier

Distribution

Persistance

Sensibilité au contexteObserver, Analyser,Adapter



Briques de construction de systèmes adaptables

domaine observableDSM

Gestionnaires de contexte

Ontologies

Moteur de planification d’adaptation

règles d’adaptationcontrats d’adaptations

DSM

observations/situationsDSM

Capteurs électroniquesCapteurs logiciels

Bases de connaissance/raisonnements

Système avec des capacités d’adaptation

Monde réel

Représentations

Briques adaptation

système/métierUML

IntergicielSystème d’exploitation

Réseau

Structure (Composition)Comportement

Interface homme/machine

Intergiciel observation/adaptation


Introduction Cadre de lecture des contributions

Plan






Lignes conductrices de l’approche

1 Découpler l’observation/analyse et l’application métier

2 Définir par contrat des variations déterministes

3 Choisir des concepts manipulables par les développeursd’applications ubiquitaires

4 Permettre la reconfiguration de la sensibilité au contextependant l’exécution



Contributions

1 Démarche de conception des applications ubiquitaires• Préoccupation métier• Préoccupation d’observation/analyse• Préoccupation de sensibilité au contexte

2 Méta-modèles spécifiques pour la conception d’applicationsubiquitaires

• Observation• Déploiement• Variations à l’exécution

3 Intergiciels pour la sensiblité au contexte• Observation• Déploiement sensible au contexte• Variations à l’exécution



Grilles de lecture des contributions

Résumé des contributionsObservation Déploiement Variation exécution

Comportement OrchestrationMétamodèle × × × ×Intergiciel × × ×

CA3M CADeComp CAMidO CAComp

Architecture en couchesApplication métierDéploiement Exécution

Sensible au contexte Sensible au contexteObservation/Analyse



Historique des contributions

CADeCompSDI

CAMidO

CAComp

2000 2001 2003 2004 2005 2006 2007 2009 201020082002

CASACS4ALL

AMPROS

OSMOSE

CARISMCESURE

CAPPUCINO

Séjour d’études LIP6

Projets

Encadrements Dhouha Ayed

Nabiha Belhanafi

Frédérick Seyler

Zakia Kazi AoulCao−Cuong Ngo

CA3MObservation

RNRT

IT ITRNRT ITEA

ITEA

FUI

de recherche

sensible au contexte

Réalisations

Variationsà l’exécution

Déploiement


Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Démarche de conception des applications ubiquitaires

Plan






Exigences pour la conception des applications ubiquitairessensibles au contexte

1 Expression du domaine observable (filtrage des événements quidoivent remonter vers l’application métier)

2 Expression des variations (liens entre le domaine observable et lesystème adaptable)

3 Reconfiguration de la sensibilité au contexte (alinéas 1 et 2) pendantl’exécution du système



Méta-modèles spécifiques pour la sensibilité au contexteet utilisation dans le cycle de vie d’une application ubiquitaire

reconfigure

pro

duit

conforme à de

sensibilité au contextesensibilité au contexte

Conception

Déploiementreconfigure

(introspection)

(intercession)

(intercession)

(introspection)

Exécution

lit

lit Cy

cle

de

vie

de

l’a

pp

lic

ati

on

Méta−modèles

pour la

Modèles



Étapes de conception d’une application ubiquitaire

Collecteurs

Modèles

*

de l’application et artefacts

Concepteur d’applications

implementé par

sélectionne

appliqué à

Modèles métiers

Modèles−de sensibilité au contexte

Concepteur des collecteurs

− implémente les collecteurs

d’observables

*

− diagrammes de classes, de collaboration

diagramme de composants ...

− définit le catalogue des observables

− définit les liens entre observables

Concepteur de sensibilité au contexte

− définit le domaine observable :

entités observables, observables associés

− définit la sensibilité au contexte

contrats (observation, notification, variation)

Co

ncep

tio

n d

e l’a

pp

licati

on

Sp

écif

icati

on

des o

bserv

ab

les

Concepteur des observables


Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Observation

Plan






Objectifs pour définir la plateforme d’observation

1 Observation/analyse : brique de base pour la construction desystèmes sensibles au contexte

2 Découplage de la préoccupation d’observation/analyse despréoccupations variations et métier

3 Construction de catalogues d’observables réutilisables

4 Entités observables réparties



Modèles d’observation à deux niveauxModèle

Observable applicatifModèle

Type observableContextAwarenessView

ContextView

ecommerceApplication

<< Entity >>

<< EntityRelation >>

<< InterpretedObservable >>

<< ElementaryObservable >><< Entity >>

<< ElementaryObservable >>

observableType

observableType

Location

Distance

locations

Ubiquitous

2..2<< ObservableType >>

<< ObservableRelation >>

<< InterpretedObservableType >>

Distance

observable

derivedFrom

Locationobservable

User

Location

peer

PeerUser

Conforme auMéta-Modèle

Observable applicatifpour la définition du domaine d’observation

applicatif

Conforme auMéta-Modèle

Type observablepour la définition de

catalogues d’observables



Intergiciel d’observation

Business Applications

observenotify

modelupdate

Observable Bridges

CAController

CA3Mbrowsing, updating

bridge creationcallback

Model Manager

CA3M Meta−Model

conforms to

Context Awareness Model

MUSE OCM

Inference Engine

Business Application

Ontology

Context Ontology

(forest of context nodes) COSMOS PCM

infer/read/updatecallback

infer/read

callback

updateobserve

notify

observe

observenotify

Context sources(e.g. sensors, user profiles, platform)



Bilan-plateformes logicielles pour l’observation (2008-2010)

Projets de recherche : FUI CAPPUCINO, IT CASACEncadrement : 1 post-doc (Zakia Kazi Aoul), 1 ingénieur derecherche, 1 master rechercheMéta-modèles d’observation (ensemble de concepts de base) :premiers pas vers des éditeurs d’applications ubiquitaires[Taconet and Kazi-Aoul, 2010]CA3M : intergiciel pour observation, reconfiguration du domaineobservable à l’exécution [Taconet et al., 2009]Sélection de publications : revue (JDIM’10), conférence (DOA’09)

Travaux futursIdentification de situation : gestionnaires de contexte hybridesimpératif et déductif


Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Déploiement sensible au contexte

Plan






Motivations déploiement pour l’ubiquitaire

Mobilité/Ubiquité • De plus en plus de terminaux d’accès aux

services applicatifsI Nécessité d’automatiser le déploiement

[Hall, 1999]• Environnements d’exécution variés [Dey, 2000]• Capacités réduites des terminaux mobiles

Déploiement réparti d’assemblage decomposants [Object-Managment-Group, 2002,Object-Managment-Group, 2006]Déploiement à la volée :

• Premier moment où le contexte est connu• Dernier moment avant l’exécution

I Impact limité sur la perception parl’utilisateur des temps de réaction de système

Ubiquité

Mobilité




Déploiement sensible au contexte d’applicationsmulti-composants répartiesNiveaux de liberté et phases de déploiement

Domaine de déploiement

optionnel

sssAssemblage de composants sensibles au contexte

Bibliothèque

coeur Phases du déploiementDéterminer l’assemblageabstraitChoisir lesimplémentations decomposantsPlacer les composantsProduire un plan dedéploiement pour laplateforme cible



Bilan déploiement sensible au contexte (2001-2005)

Projets de recherche : RNRT CESURE, RNRT AMPROS, IT CARISMEncadrement : 1 doctorante (Dhouha Ayed), 3 masters rechercheSDI : Recherche de composants/enregistrement decomposants [Belhanafi et al., 2004], [Taconet et al., 2003]CADeComp : [Ayed et al., 2008]

• Méta-Modèle de déploiement sensible au contexte [Ayed et al., 2004]• Choix et validation d’un assemblage de composants [Ayed et al., 2006]• Placement des composants [Beloued et al., 2005]• Application à la plateforme de composants CORBA Component

Model [Ayed, 2005]Sélection de publications : revue (JNCA’08), conférences(COMPSAC’03, ICPS’06)


Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire Exécution sensible au contexte

Plan






Sensibilité au contexte à l’exécutionApproche méta-modèle

Définition de méta-modèlesspécifiques :

objectif tisser des liensentre les modèlesd’observation etdes modèlesapplicatifs

comment un méta-modèlepar type devariation

Définition de contrats devariations :

∆Situation Variante applicationComponentContract NotificationContract

CAContract

VariationContract NotificationContract

AbstractAbstractObservation

Contract

Entity Observable

ContextAwareSystem

Interpreted

Observable

Elementary

Observable

0..*

0..* 0..*



Quelques contrats de variation

CAMidOVariations sur le comportement de composants (méthodes entranteset sortantes)Application à la plateforme de composants CORBA ComponentModelÉvaluation de deux modes :

• Génération du code d’adaptation• Modèle à l’exécution

CACompVariations sur des orchestrations de services (composants, opérations,ensembles d’activités)

CA3MVariations sur des assemblages de composants



Bilan - sensibilité au contexte à l’exécution(2004-2007,2010)

Projets de recherche : ITEA COSMOS, ITEA S4ALL, FUI CAPPUCINOEncadrement : 1 doctorante (Nabiha Belhanafi), 1 postdoc (FréderickSeyler), 1 master rechercheMéta-modèles variations (comportement [Belhanafi Behlouli et al., 2006],assemblage [Taconet and Kazi-Aoul, 2010], orchestration [Seyler et al., 2007])CAMidO : intergiciel pour l’adaptation du comportement de composantsCCM [Belhanafi Belhouli, 2006]CAComp :orchestrations de serviceSélection de publications : revue (JDIM’10), conférence (ICPS’06)

Travaux futursContrats de variations avec qualité de contexteReconfiguration autonome de la sensibilité au contexte


Bilan et perspectives

Perspectives

1 Introduction

2 Contributions intergiciels pour l’ubiquitaire



Bilan et perspectives Synthèse des résultats obtenus

Synthèse des travaux présentés

Processus de conception des applications ubiquitairesOffrir des concepts à destination des développeurs d’applicationsubiquitairesSéparation : « type observable »/« domaineobservable/analyse »/« sensibilité au contexte »/« métier »

Méta-modèles pour la conception d’applications ubiquitairesValidation des modèles / Génération de code / Transformation demodèles / Modèles à l’exécution

Intergiciels pour les applications sensibles au contexteIntergiciel pour : l’observation / la sensibilité au contexte dudéploiement / la sensibilité au contexte à l’exécution


Bilan et perspectives Perspectives de recherche

Perspectives de recherchesDans le cadre de collaborationsRéseaux de capteurs, gestionnaire de contexte,intelligence artificielle, bases de connaissances,automates, intergiciels et génie logiciel domaine observable

DSM

Gestionnaires de contexte

Ontologies

Moteur de planification d’adaptation

règles d’adaptationcontrats d’adaptations

DSM

observations/situationsDSM

Capteurs électroniquesCapteurs logiciels

Bases de connaissance/raisonnements

Système avec des capacités d’adaptation

Monde réel

Représentations

Briques adaptation

système/métierUML

IntergicielSystème d’exploitation

Réseau

Structure (Composition)Comportement

Interface homme/machine

Intergiciel observation/adaptation

Thèmes porteurs en informatique ubiquitaire1 Ingénierie Dirigée par les Modèles

• Production de logiciels à destination d’un large spectre de matériel• Modèles à l’exécution et réflexivité : systèmes adaptables fiables et

reconfigurables2 Observation répartie hétérogène

• Associer capteurs ambiants et capteurs de l’Internet des Objets• Analyse efficiente : gros volumes de données, grand nombre de clients

répartis3 Mise en œuvre d’adaptations réparties4 Autonomie de la sensibilité au contexte


Bilan et perspectives 3 sujets de recherche

Plan






Gestionnaire de contexte hybride pour le passage à l’échelle

Complémentarité des gestionnaires de contexte [Bouzeghoub et al., 2010]Impératifs : efficience face à des contextes dynamiquesDéductifs couplés à des bases de connaissances : puissance deraisonnement

Objectifs du couplageDistribution mobiles/serveur (le respect de la vie privée)Allier la puissance de raisonnement à l’efficience pour le passage àl’échelle des services grand public

VerrousRépartition des identifications de situation

• Modèles et intergicielsPassage à l’échelle



Gestion répartie de l’adaptation pour des services ambiantsgrande échelle

ObjectifsCoordination répartie pour la mise en œuvre d’adaptations sur desservices répartis

VerrousComposer les contrats de variation lors des compositions de servicesIdentifier/analyser les dépendances entre adaptations des services etadaptations de la composition/orchestration pour réaliser desadaptations cohérentes (conception et exécution)Redéfinition de contrats de variation répartis en cours d’exécution



Contrats d’adaptation et contraintes temporelles

ObjectifsIdentifications de situations et adaptations en « temps acceptables »

VerrousDécisions d’adaptation intégrant des contraintes temporellesQuelques pistes de réflexion

• Traçabilité des informations de fraîcheur des observations• Intégrer les contraintes temporelles dans les différents niveaux de

sensibilité au contexte (dans les contrats d’observation et de variationainsi que dans leur mise en œuvre)

• Vérification et reconfiguration à la conception• Vérification et reconfiguration à l’exécution


Merci de votre attention

Bibliographie

Bibliographie I

[Ayed, 2005] Ayed, D. (2005).Dploiement sensible au contexte d’applications à base de composants.PhD thesis, Institut National des Télécommunications - Université d’Évry.

[Ayed et al., 2004] Ayed, D., Taconet, C., and Bernard, G. (June 2004).A data model for context-aware deployment of component-based applications onto distributed systems.In Proceedings ECOOP’04 Workshop on Component-oriented approaches to context-aware systems, Oslo, Norway.

[Ayed et al., 2006] Ayed, D., Taconet, C., Bernard, G., and Berbers, Y. (2006).An Adaptation Methodology for the Deployment of Mobile Component-based Applications.In Proceedings ICPS’06 : IEEE International Conference on Pervasive Services 2006, pages 193–202, Lyon, France.

[Ayed et al., 2008] Ayed, D., Taconet, C., Bernard, G., and Berbers, Y. (2008).CADeComp : Context-aware deployment of component-based applications.JNCA Journal of Network and Computer Applications, 31(3) :224–257.

[Belhanafi et al., 2004] Belhanafi, N., Taconet, C., and Bernard, G. (Mars 2004).Enregistrement automatique dans des annuaires via les conteneurs de composants.In Journées Composants 2004, Lille, France.

[Belhanafi Behlouli et al., 2006] Belhanafi Behlouli, N., Taconet, C., and Bernard, G. (2006).An architecture for supporting Development and Execution of Context-Aware Component applications.In Proceedings ICPS’06 : IEEE International Conference on Pervasive Services 2006, pages 57–66, Lyon, France.

[Belhanafi Belhouli, 2006] Belhanafi Belhouli, N. (2006).Ajout de mécanismes de réactivité au contexte dans les intergiciels pour composants dans le cadre d’utilisateurs nomades.PhD thesis, Institut National des Télécommunications - Université d’Évry.

[Beloued et al., 2005] Beloued, A., Taconet, C., Ayed, D., and Bernard, G. (2005).Placement automatique des composants lors du déploiement d’applications à base de composants.In Actes Journée Composants (JC’05), Le Croisic France.


Bibliographie

Bibliographie II

[Bouzeghoub et al., 2010] Bouzeghoub, A., Taconet, C., Jarraya, A., Do, N., and Conan, D. (2010).Complementarity of Process-oriented and Ontology-based Context Managers to Identify Situations.In Proceedings ICDIM ’10 : 4th International Conference on Digital Information Management.

[Dey, 2000] Dey, A. (2000).Providing Architectural Support for Building Context-Aware Applications.PhD thesis, College of Computing, Georgia Institute of Technology.

[Hall, 1999] Hall, R. (1999).Agent-based Software Configuration and Deployment.PhD thesis, University of Colorado.

[Object-Managment-Group, 2006] Object-Managment-Group (2006).Deployment and Configuration of Component-based Distributed Applications, v4.0.OMG documents formal/06-04-02.

[Object-Managment-Group, 2002] Object-Managment-Group (June 2002).CORBA Components version 3.0.OMG Documents formal/02-06-65.

[Schilit and Theimer, 1994] Schilit, B. and Theimer, M. (1994).Disseminating Active Map Information to Mobile Hosts.IEEE Network, 8(5) :22–32.

[Seyler et al., 2007] Seyler, F., Taconet, C., and Bernard, G. (2007).Context Adaptation of Web Service Orchestrations.In Proceedings 16th IEEE International Workshops on Enabling Technologies : Infrastructure for Collaborative Enterprises.WETICE’07, Paris.


Bibliographie

Bibliographie III

[Taconet and Kazi-Aoul, 2010] Taconet, C. and Kazi-Aoul, Z. (2010).Building Context-Awareness Models for Mobile Applications.Journal of Digital Information Management (JDIM), 8(2) :78–87.

[Taconet et al., 2009] Taconet, C., Kazi-Aoul, Z., Zaier, M., and Conan, D. (2009).CA3M : A Runtime Model and a Middleware for Dynamic Context Management.In Meersman, R., Dillon, T., and Herrero, P., editors, Proceedings of the 11th International Symposium on DistributedObjects, Middleware, and Applications (DOA’09), volume 5870 of Lecture Notes in Computer Science, pages 513–530,Vilamoura, Algarve, Portugal. Springer.

[Taconet et al., 2003] Taconet, C., Putrycz, E., and Bernard, G. (November 2003).Context Aware Deployment for Mobile Users.In International Conference on Computer Software and Applications Conference (COMPSAC 2003), pages 74–81, Dallas,Texas.

[Waldner, 2007] Waldner, J. (2007).Nano-informatique et intelligence ambiante, Inventer l’ordinateur du XXIe siècle.Hermès - Lavoisier.

[Weiser, 1991] Weiser, M. (1991).The Computer for the 21st Century.Scientific American, Special Issue on Communications, Computers, and Networks, 265(3) :66–75.


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