Nghiên cứu phát triển ứng dụng nhận biết ngữ cảnh trong môi trường tính toán nhân rộng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ NGUYỄN THỊ NHƢ NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG NHẬN BIẾT NGỮ CẢNH TRONG MƠI TRƢỜNG TÍNH TỐN NHÂN RỘNG Ngành: Công nghệ thông tin Chuyên ngành: Công nghệ phần mềm Mã số: 60 48 10 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Hà Nội – 2012 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan MỤC LỤC Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan 1.1 Mơi trường tính tốn nhân rộng 1.1.1 Đặc điểm 1.1.2 Cơ hội thách thức 10 1.1.2.1 Cơ hội 10 1.1.2.2 Thách thức 11 1.2 Ngữ cảnh 12 1.2.1 Các định nghĩa ngữ cảnh 13 1.2.2 Các đặc trưng thông tin ngữ cảnh 16 1.2.3 Phân loại hạng mục ngữ cảnh 18 1.2.4 Mô hình làm việc cho ngữ cảnh 20 1.3 Nhận biết ngữ cảnh 21 1.3.1 Xu nhận biết ngữ cảnh lợi ích tính tốn nhân rộng 21 1.3.2 Nhận biết ngữ cảnh gì? 22 1.3.3 Tính tốn nhận biết ngữ cảnh 23 Chương Biểu diễn mô hình hóa ngữ cảnh 25 2.1 Các u cầu mơ hình thơng tin ngữ cảnh 25 2.1.1 Tính khơng đồng di động (Heterogeneity and mobility) 26 2.1.2 Các mối quan hệ phụ thuộc (Relationships and dependencies) 26 2.1.3 Thời điểm (Timeliness) 26 2.1.4 Khơng hồn hảo (Imperfection) 26 2.1.5 Lập luận (reasoning) 27 2.1.6 Tính sử dụng hình thức mơ hình hóa (Usability of modelling formalisms) 27 2.1.7 Dữ liệu ngữ cảnh hiệu (Efficient context provisioning) 27 2.2 Các cách tiếp cận mơ hình hóa ngữ cảnh 28 2.2.1 Các mơ hình Giá trị - thuộc tính Lược đồ đánh dấu (MarkupScheme) 28 2.2.2 Các mơ hình thơng tin ngữ cảnh dựa vai trò đối tượng (Objectrole Context Modelling) 28 2.2.2.1 Tổng quan CML 29 2.2.2.2 Hỗ trợ lập luận 30 2.2.2.3 Đánh giá 31 2.2.3 Các mô hình khơng gian thơng tin ngữ cảnh 32 2.2.3.1 Mơ hình thơng tin ngữ cảnh 32 2.2.3.2 Hỗ trợ lập luận 34 2.2.3.3Đánh giá 34 2.2.4 Các mơ hình thơng tin ngữ cảnh dựa thể học (Ontology-based Context Modelling) 35 2.2.4.1 Mơ hình thơng tin ngữ cảnh 35 2.2.4.2 Hỗ trợ lập luận 37 2.2.4.3 Đánh giá 38 2.2.5 Các mơ hình ngữ cảnh lai 38 2.2.5.1 Tại mơ hình lai cần thiết 38 2.2.5.2 Hai cách tiếp cận theo hướng lai 40 2.2.5.2.1 Mơ hình lai dựa kiện/ontology 40 2.2.5.2.2 Mô hình kết hợp lỏng lẻo markup-based/ontological 40 2.2.5.2.3 Hướng tới mơ hình lai phân cấp 41 Chương Ứng dụng nhận biết ngữ cảnh chương trình minh họa 44 3.1 Kiến trúc phong cách kiến trúc hệ thống 44 3.1.1 Một số kiến trúc 45 3.1.2 Tiêu chí đánh giá kiến trúc theo mức phát triển ứng dụng nhận biết ngữ cảnh 47 3.2 Các thành phần hệ thống 48 3.2.1 Context supplier 49 3.2.2 Context comsumer (bộ tiêu dùng ngữ cảnh) 49 3.2.3 Context Abstractor (bộ trừu tượng ngữ cảnh) 49 3.3 Các công việc cần thiết cho tính tốn nhận biết ngữ cảnh 50 3.3.1 Các chế thu hồi cảm ngữ cảnh 50 3.4 Ứng dụng minh họa 52 Xây dựng tiện ích tìm kiếm qn cà phê theo ngữ cảnh tích hợp Smartphone Android: “Coffee Context Search” 52 3.4.1 Giới thiệu hệ điều hành Android 52 3.4.1.1 Android gì? 52 3.4.1.2 Kiến trúc Android 53 3.4.1.3 Công cụ phát triển phần mềm Android (Android SDK) 54 3.4.1 Xác định kịch ngữ cảnh sử dụng hệ thống 56 3.4.2.1 Kịch sử dụng 56 3.4.2.2 Xác định ngữ cảnh mơ hình hóa 56 3.4.3 Mơ hình kiến trúc hệ thống 57 3.4.4 Cài đặt ứng dụng 58 3.4.4.1 Xây dựng modul 59 3.4.2.2 Modul Tìm kiếm 60 3.4.2.3 Modul Kết 60 Kết luận hướng phát triển 62 Tài liệu tham khảo 64 Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Thuật ngữ,chữ viết tắt API Giải thích Application Programming Interface CML Context Modeling Language GPS Global Positioning System ORM Object Role Modeling OWL Ontology Web Language PDA Personal Digital Asistant RDF Resource Description Framework SDK Software Development Kit WGS World Geodetic System CC/PP Composite Capabilies/ Preference Profile Danh mục bảng Bảng Các thuộc tính đặc trưng ngữ cảnh 18 Bảng Phân loại chiều ngữ cảnh 19 Bảng Các giá trị kiện “located at” 31 Bảng 4.Tổng kết kiến trúc 47 Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Mơ hình ngữ cảnh 16 Hinh 1.2 Kiến trúc quản lý ngữ cảnh mức cao 16 Hình 1.3 Tổng quan hạng mục ngữ cảnh 20 Hình 1.4 Khơng gian đặc tính ngữ cảnh 21 Hình 2.1 Vị trí mơ hình ngữ cảnh hệ thống nhận biết ngữ cảnh 25 Hình 2.2 Một ví dụ mơ hình biểu diễn ngữ cảnh với CML 30 Hình 2.3 Framework đa lớp 42 Hình 3.1 Các thành phần hệ thống nhận biết ngữ cảnh 49 Hình 3.2 Thu hồi ngữ cảnh 50 Hình 3.3 Phát ngữ cảnh 51 Hình 3.4 Cấu trúc diễn giải ngữ cảnh 52 Hình 3.5 Kiến trúc Android 53 Hình 3.6 Mơ hình hóa ngữ cảnh hệ thống 57 Hình 3.7 Mơ hình kiến trúc hệ thống 58 HÌnh 3.8 Giao diện giả lập Android 59 Hình 3.9 Giao diện nhập thơng tin qn cà phê 60 Hình 3.10 Giao diện tìm kiếm 60 Hình 3.11 Giao diện hiển thị kết tìm kiếm 61 MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan 1.1 Mơi trường tính tốn nhân rộng Máy tính nâng tầm vượt xa máy tính để bàn phát triển thành nhiều thành phần sống hàng ngày Và với biến đổi không ngừng công nghệ, thiết bị nhỏ gọn, di động xâm nhập hầu hết lĩnh vực đời sống Do đói mơi trường tính tốn nơi/nhân rộng hiểu chung môi trường với ngữ cảnh biến động làm thay đổi hành vi cách hành xử người hệ thống mơi trường Tính tốn nơi kiểu tính tốn ngữ cảnh: xảy tình giới thực Cho đến hầu hết nghiên cứu mà đặc biệt lĩnh vực tính tốn di động chủ yếu tập trung giúp cho việc sử dụng thiết bị máy tính suốt, độc lập với môi trường Nỗ lực nghiên cứu khai thác ngữ cảnh Trong nghiên cứu báo cáo kiểm nghiệm vấn đề: ngữ cảnh thu thập, phân tán sử dụng nào, thay đổi tương tác người máy mơi trường tính tốn nhân rộng Các cơng nghệ cảm nhận cụ thể cảm biến vật lý mức thấp kỹ thuật nhận thức đánh giá giá trị chúng cung cấp ngữ cảnh hệ thống tính tốn nơi phân tích Các thiết bị ngày thường sử dụng mơi trường ln nhiều biến đổi chúng thích ứng chưa tốt theo thay đổi Một giả thiết số nhà nghiên cứu tính tốn nơi để giúp thiết bị ứng dụng thích ứng cách tự động với thay đổi môi trường vật lý xung quanh chúng môi trường điện từ dẫn tới việc nâng cao kinh nghiệm người dùng Thông tin môi trường vật lý điện tử tạo ngữ cảnh cho tương tác người dịch vụ tính tốn Như ngữ cảnh thơng tin đặc trưng cho tình có liên quan tới tương tác người dùng, ứng dụng môi trường xung quanh Hoạt động nghiên cứu phát triển với tính tốn nhân rộng giải thách thức tính tốn nhận biết ngữ cảnh Việc hiểu điều khiển ngữ cảnh xử lý đầu vào rõ ràng ảnh hướng lớn đến hành vi ứng dụng 1.1.1 Đặc điểm Các mơi trường tính tốn thời đặc trưng tính di động người dùng khơng đồng thiết bị tính tốn mạng, ngữ cảnh ứng dụng thay đổi (kiểu mạng, chất lượng dịch vụ, sở thích người dùng, lượng pin thiết bị tính tốn) Do vậy, chúng cần hiểu ngữ cảnh có 10 thể điều chỉnh hành vi theo thay đổi ngữ cảnh Để giải thách thức ngày tăng việc xây dựng ứng dụng cảm ngữ cảnh có tính linh động Có nhiều nỗ lực nghiên cứu cụ thể để ứng dụng cơng nghệ tính tốn nhân rộng giới thực Thực tế, khía cạnh quan trọng mơi trường tính tốn nhân rộng khơng phải cơng nghệ cách sử dụng thơng qua giới thực đáng nói Các ứng dụng thơng tin di động sử dụng ngày nhiều với tình vị trí khác tạo nên yêu cầu với phương thức tương tác chúng Khi tình huống, vị trí, hành động người dùng thay đổi, chức thiết bị nên thích ứng với thay đổi Đặc điểm thiết bị hệ thống tính toán nhân rộng nhận biết ngữ cảnh chúng phép chúng cung cấp dịch vụ thích ứng cách chủ động tới người dùng tới ứng dụng theo ngữ cảnh toàn cục 1.1.2 Cơ hội thách thức 1.1.2.1 Cơ hội Hầu hết quen gắn thuật ngữ máy tính với máy tính để hình sử dụng Tuy nhiên sống ngày nhiều người sử dụng cơng cụ tính tốn hay kỹ thuật tính tốn xử lý điều khiển nhỏ bé mà khơng liên quan đến máy tính Các thiết bị điện thoại di động, thiết bị nghe nhạc MP3, Tivi máy giặt…đều sử dụng cơng nghệ tính tốn xử lý Nhưng đại đa số người coi Tivi họ tivi đơn mà khơng có liên quan tới máy tính mà thực chất máy tính có điều giao diện sử dụng hồn tồn khác [2] Tương tác giới thực đúc rút từ lâu tri thức cách hành xử với môi trường xảy hang ngày sống đời thường Tri thức cho phép hành xử cách thông minh, ví dụ khả dự đốn phản xạ với số hành động…Trong mơi trường tính tốn nơi/nhân rộng, giới thực trở thành phần máy tính giao diện người dùng, mong chờ người dùng với hệ thống mở rộng dựa kinh nghiệm tương tác giới thực Tuy nhiên, người thiết kế thoải mái tạo xử lý tương tác hệ thống Nhận biết ngữ cảnh trở thành kỹ thuật hữu ích tính tốn nơi/nhân rộng yếu tố tạo thiết bị tính tốn ẩn giấu biến theo nghĩa với người dùng Thuật ngữ “nhận 11 biết ngữ cảnh” không cung cấp thông tin ngữ cảnh mà địi hỏi phải hiểu ngữ cảnh hiểu cách thống tình 1.1.2.2 Thách thức Tính tốn nhân rộng đem lại thách thức thiết kế đòi hỏi phát triển nhanh chóng kỹ nghệ phần mềm Nhận biết ngữ cảnh thường cần giải pháp với đáp ứng thách thức giúp cho ứng dụng đảm bảo tính linh hoạt tính tự trị Các ứng dụng nhận biết ngữ cảnh thường khai thác thông tin ngữ cảnh như: vị trí, nhiệm vụ sở thích người dụng để thích ứng với hành vi khả thay đổi môi trường thực thi yêu cầu người dùng Thông tin tích hợp từ cảm biến từ người dùng Rõ ràng, ứng dụng nhận biết ngữ cảnh phải phát triển với một thấu hiểu vấn đề nội tích hợp thơng tin ngữ cảnh Nếu ngữ cảnh đơn giản vị trí việc hiểu nhận biết khơng lấy làm khó khăn cho hệ thống Tuy nhiên, nhiều trường hợp việc nhận biết dựa thông tin khác vượt xa vị trí, phức tạp bắt đầu nảy sinh Các thách thức tính tốn nhận biết ngữ cảnh: - Phải hiểu khái niệm ngữ cảnh Ngữ cảnh liên quan tới tình giới thực nào? Trong chưa có hiểu biết thật rõ ràng thuật ngữ “các ngữ cảnh liên quan tới tình nào” thông tin ngữ cảnh chung sử dụng để hỗ trợ nâng cao ứng dụng Vấn đề kèm câu hỏi biểu diễn ngữ cảnh theo cách chung nào? - Sử dụng ngữ cảnh nào? - Thu hồi ngữ cảnh nào? Thu hồi ngữ cảnh yêu cầu cho hệ thống nhận biết ngữ cảnh Nhìn chung, việc lấy ngữ cảnh xem q trình xử lý tình thực giới nắm bắt, đặc tính hữu ích xem xét đánh giá biểu diễn trừu tượng tạo, sau cung cấp tới thành phần hệ thống với mục đích sử dụng cao Các cách tiếp cận thu hồi ngữ cảnh đa dạng như: lần vết vị trí, hệ thống cảm biến cách tiếp cận mang tính chất dự đốn mơ hình hóa người dùng hành vi họ… - Kết nối ngữ cảnh thu với ngữ cảnh sử dụng Trong hệ thống nhận biết vị trí, mối quan hệ thu hồi ngữ cảnh sử dụng ngữ cảnh gần, hầu hết cảm biến vị trí nạp vào thiết bị định vị Trong trường hợp này, biểu diễn ngữ cảnh thành phần Trong môi trường chung hơn, ngữ cảnh sử dụng ngữ cảnh thu hồi phân 51 dịch vụ, thiết bị thông minh mạng cảm biến tích hợp để cảm nhận đáp ứng lại môi trường xung quanh người yêu cầu Về phía dịch vụ, dịch vụ web thiết kế để chấp nhận yêu cầu dịch vụ Khi có u cầu login, cổng thơng tin nắm bắt yêu cầu, phân tích xem thiết bị mà người yêu cầu sử dụng để tạo đặc tả thiết bị phát loại kênh mạng người dùng kết nối vào Internet để tạo đặc tả mơi trường Các tình ngữ cảnh sâu liệu người yêu cầu họp hay lái xe chưa thể biết giai đoạn này; phân tích tới pha diễn giải ngữ cảnh Bên cạnh việc phát yêu cầu, lịch sử yêu cầu dịch vụ kết hợp lưu trữ để phân tích hành vi yêu cầu, mẫu yêu cầu quan trọng tham chiếu Từ sở cho việc xây dựng sở thích người dùng nhằm đáp ứng mong muốn cá nhân họ RIDF GPS Dịch vụ Web Thu thập ngữ cảnh Chiều yêu cầu Phát ngữ cảnh Chiều Server Hình 3.3 Phát ngữ cảnh b Phân tích ngữ cảnh Nếu dịch vụ phát ngữ cảnh phát ngữ cảnh thời cách rõ ràng, đặc tả người dùng đưa vào xem xét Bộ phân tích ngữ cảnh q trình lấy thơng tin ngữ cảnh từ sở thích đặc tả người dùng Thơng tin ngữ cảnh hiểu phân rã theo cách tĩnh động 52 Tham chiếu Các quy tắc Thông tin yêu cầu Sự kiện thu Thông tin lập lịch Các kiện Thơng tin xã hội Hình 3.4 Cấu trúc diễn giải ngữ cảnh 3.4 Ứng dụng minh họa Xây dựng tiện ích tìm kiếm qn cà phê theo ngữ cảnh tích hợp Smartphone Android: “Coffee Context Search” Với sức mạnh cơng nghệ, việc tìm kiếm thơng tin ngày trở nên nhanh chóng dễ dàng Chỉ cần thiết bị cầm tay điện thoại thông minh, thiết bị hỗ trợ số cầm tay (PDA- Personal Digital Asistant)… có kết nối mạng người dùng tra cứu thơng tin cần Tuy nhiên từ phát sinh nhiều vấn đề số lượng thông tin cung cấp tới khách hàng lớn dẫn đến dư thừa, khiến cho người dùng khó lựa chọn luồng thơng tin hợp lý theo nhu cầu Trong đó, với nhịp sống bận rộn, điều kiện môi trường thay đổi người dùng cần tới ứng dụng mang tính cá nhân, tiện lợi thích ứng cho sở thích ngữ cảnh cụ thể Chương trình bày việc xây dựng ứng dụng có khả tích hợp điện thoại chạy hệ điều hành Android giúp người dùng tìm kiếm địa điểm quán cà phê theo ngữ cảnh người dùng 3.4.1 Giới thiệu hệ điều hành Android 3.4.1.1 Android gì? Android ngăn xếp phần mềm cho thiết bị di động bao gồm hệ điều hành, middleware ứng dụng khóa phát triển Google Android 53 dựa nhân Linux 2.6 ứng dụng cho Android sử dụng ngơn ngữ lập trình Java [18] Android hệ điều hành mã nguồn mở, nhà phát triển tạo ứng dụng cho Android lấy sửa đổi theo ý thích Tuy nhiên thiết bị Android chứa số phần mềm độc quyền mà nhà phát triển tiếp cận phần mềm Ví dụ: hệ thống định vị tồn cầu (GPS) Android hỗ trợ nhiều tính như: Wi-fi, Bluetooth, mạng 3G 4G, … 3.4.1.2 Kiến trúc Android Android ngăn xếp phần mềm, bao gồm tầng hình 3.5 trích từ trang http://kebomix.wordpress.com/2010/08/17/android-systemarchitecture/ sau đây, hàm thực thi ứng dụng hai tầng Applications Applications framework viết ngơn ngữ lập trình Java Cịn hàm thực thi ứng dụng tầng dưới: Libraries, Android runtime, Linux kernel viết mã gốc hay native code viết ngơn ngữ C/C++ Hình 3.5 Kiến trúc Android Sau ta tìm hiểu qua chức tầng: - Tầng applications: Android tích hợp sẵn số ứng dụng cần thiết như: calendar, maps, contacts, brower, camera, phone, … Tất ứng dụng viết ngôn ngữ Java 54 - Tầng Application Framework: giúp phát triển ứng ụng cách phong phú sáng tạo Nhà phát triển truy cập vào API framework xây dựng ứng dụng lõi, giúp đơn giản hóa việc sử dụng lại thành phần, thừa kế giao diện, quản lý hoạt động tài nguyên… - Tầng Libraries: Android bao gồm tập hợp thư viện C/C++ sử dụng nhiều thành phần khác hệ thống Android Điều thể thông qua tảng ứng dụng Android Một số thư việc bản: System C library, Media Libararies, SQLite - Tầng Android runtime: Tầng bao gồm thư viện lõi máy ảo Dalvik (Dalvik Virtual Machine - DVM) Các thư viện lõi bao gồm thư viện lớp như: cấu trúc liệu, mạng, tiện ích, hệ thống file DVM thiết kế để đạt chức quản lý chu kỳ sống đối tượng, quản lý ngăn xếp, quản lý luồng, bảo mật - Linux kernel: Android xây dựng nhân Linux, Android Linux Android dựa Linux phiên 2.6 cho hệ thống dịch vụ cốt lõi an ninh, quản lý nhớ, quản lý q trình, ngăn xếp mạng, mơ hình điều khiển Hạt nhân hoạt động lớp trừu tượng phần cứng phần lại ngăn xếp phần mềm Linux kernel hỗ trợ thư viện chia sẻ (shared libraries) cịn mã nguồn mở 3.4.1.3 Công cụ phát triển phần mềm Android (Android SDK) Android SDK[15] cung cấp nhiều tập tin cơng cụ đặc biệt nhằm mục đích giúp cho việc thiết kế phát triển ứng dụng chạy tảng Android Android SDK chứa thư viện để buộc ứng dụng vào đặc tính lõi Android, chẳng hạn thư viện kết hợp với chức điện thoại di động (thực nhận gọi), chức GPS, nhắn tin văn Những thư viện tạo nên lõi SDK sử dụng thường xuyên Phần lớn Android SDK bao gồm tập tin, tài liệu, với lập trình API, cơng cụ, ví dụ Trong Android SDK có vài tập tin thư mục gốc giống android.jar (một ứng dụng Java biên dịch có chứa thư viện lõi SDK API), số ghi chú, phần lại Android SDK chia thành ba thư mục chính: · Docs: Chứa tất tài liệu kèm với Android · Samples: Bao gồm ví dụ, biên dịch kiểm tra bên Eclipse 55 Tools: Chứa tất công cụ gỡ lỗi, biên dịch, phát triển mà ta cần suốt trình phát triển ứng dụng Android Trong mục Samples Android SDK có chứa ví dụ mẫu cho ứng dụng Android Những ví dụ cung cấp Google để cung cấp cho ta ý tưởng nhanh chóng làm cách để phát triển ứng dụng Android Mỗi ứng dụng mẫu thể phần khác chức Android Chúng ta mở chạy ứng dụng từ bên Eclipse Ứng dụng API Demos ứng dụng chủ (host application) mô tả nhiều hàm API Activity đơn lẻ Một Activity ứng dụng Android Giao diện lập trình ứng dụng API phần lõi Android SDK API tập hợp hàm, phương thức, đặc tính, lớp thư viện sử dụng nhà phát triển ứng dụng để tạo chương trình làm việc tảng cụ thể Các Android API chứa tất thông tin cụ thể mà ta cần để tạo ứng dụng làm việc tương tác với ứng dụng Android Android SDK chứa hai APIs bổ sung Google APIs Optional APIs: · Google APIs Nằm tập tin android.jar, API Google chứa gói com.google.* Có vài gói kèm với API Google Một số gói vận chuyển API Google bao gồm gói cho đồ họa, tính khả chuyển, địa liên hệ tiện ích lịch Chẳng hạn với gói cho Google Maps Sử dụng gói com.google.android.maps Trong gói có chứa thơng tin cho đồ Google (Google Maps) ta tạo ứng dụng tương tác liên tục với giao diện quen thuộc Google Maps · Optional APIs Các Optional APIs bao gồm tùy chọn chương tr.nh cố gắng sử dụng tính ứng dụng Android Một tính tùy chọn điện thoại di động dựa GPS Android LBS (Location-Based Services) API giải việc tiếp nhận sử dụng thông tin từ GPS điện thoại (Kết hợp thông tin LBS Android API với GPS Google Maps API tạo ứng dụng hữu ích tự động hiển thị đồ định vị trí ) Một số Optional APIs khác bao gồm tùy chọn cho việc sử dụng Bluetooth, WiFi, chơi nhạc MP3… Android SDK Plugin Eclipse gọi Android Development Tools (ADT) Trình giả lập Android tích hợp với Eclipse, sử dụng ADT plug-in cho Eclipse IDE Trình giả lập điện thoại Android hay gọi AVD (Android Virtual Device) ứng dụng chạy thử nghiệm Một 56 AVD khởi chạy, triển khai số lượng ứng dụng cịn chạy chí sử dụng để gỡ rối ứng dụng 3.4.1 Xác định kịch ngữ cảnh sử dụng hệ thống 3.4.2.1 Kịch sử dụng Như biết, nhịp sống công sở nay, thói quen uống cà phê sở thích điển hình nhân viên văn phịng, học sinh sinh viên…Với phát triển mang tính chất đa hình đa dạng quán cà phê, số lượng ngày nhiều nấm đặc biệt bao phủ hầu hết mạng khơng dây Do việc tận dụng khoảng thời gian uống cà phê để thực cơng việc khác cách tận dụng thời gian sống công nghiệp Người ta chọn hình thức ng cà phê để thư giãn với khơng gian riêng tư mình, tán gẫu với bạn bè, hẹn hò, học tập hay thương thảo Chính đặc điểm trên, nên việc lựa chọn quán cà phê hợp lý theo sở thích ngữ cảnh người dùng vô quan trọng Rõ ràng, việc chọn qn cà phê để hẹn hị cần khơng gian lãng mạn, riêng tư, tránh ồn khác hẳn với bạn muốn chọn nơi uống cà phê đám bạn thân Hoặc giả sử muốn trao đổi vấn đề đối tác làm ăn quán cà phê với không gian sang trọng lịch lại lựa chọn số Còn bạn sinh viên có nhu cầu học tập giải trí lúc nơi ln cần địa điểm hợp lý với nguồn wifi sẵn có Đó yêu cầu thách thức thực tế tiện ích tìm kiếm địa điểm hợp lý đáp ứng sở thích người dùng 3.4.2.2 Xác định ngữ cảnh mơ hình hóa a) Ngữ cảnh sử dụng Hệ thống sử dụng hai loại ngữ cảnh số kiểu ngữ cảnh liệt kê Cụ thể là: ngữ cảnh tĩnh ngữ cảnh động Ngữ cảnh tĩnh sở thích người dùng, cụ thể sở thích quán cà phê theo hồn cảnh riêng Ví dụ như: đơng đúc, sang trọng, có phục vụ ăn chay… Ngữ cảnh động thơng tin vị trí người dùng, trạng thái quán (trong nhà hay trời), thời tiết Với hai kiểu thông tin ngữ cảnh trên, việc lấy ngữ cảnh tương đối đơn giản Ngữ cảnh tĩnh lấy từ Profile người dùng, ngữ cảnh động thu nhận từ cảm biến GPS, Wifi tích hợp sẵn điện thoại di động b) Mơ hình hóa ngữ cảnh tốn 57 Trong phần nghiên cứu trên, luận văn trình bày số cách tiếp cận để mơ hình hóa ngữ cảnh Ở chương trình minh họa này, ngữ cảnh mơ hình hóa dựa theo vai trị đối tượng theo Henricksen [12] Lý việc chọn mơ hình xuất phát từ thực tiễn hệ thống nhỏ, đơn giản, tính phức tạp ngữ cảnh mức độ vừa phải Theo cách tiếp cận này, hệ thống hướng ngữ cảnh coi ngữ cảnh đối tượng sử dụng theo vai trò chúng Với hỗ trợ phần mềm VisioModeler, ngữ cảnh mơ hình 3.6 sau đây: Hình 3.6 Mơ hình hóa ngữ cảnh hệ thống 3.4.3 Mơ hình kiến trúc hệ thống Như biết, kiến trúc lớp sử dụng phổ biến ứng dụng nhận biết ngữ cảnh tính hệ thống, rõ ràng để phân chia tầng nhiệm vụ phù hợp mơ hình hóa ngữ cảnh Do đó, ứng dụng mơ hình kiến trúc lớp miêu tả hình 3.7 sau đây: Databa se User profil e Context Provider Acquisition Cảm biếns Acquisition Layer 58 Hình 3.7 Mơ hình kiến trúc hệ thống Trong mơ hình 3.7 ta thấy, tầng có chức nhiệm vụ riêng tạo nên hoàn chỉnh cho hệ thống xây dựng Tầng Acquisition có nhiệm vụ lấy liệu ngữ cảnh từ nguồn như: form đặc tả, cảm biến, sở liệu sẵn có Dữ liệu thu thuộc thành phần Cung cấp thông tin ngữ cảnh (Context Provider) Tầng Management mơ hình hóa lưu trữ liệu ngữ cảnh lấy từ tầng Acquisition Tiếp đó, tầng Consummer sử dụng ngữ cảnh truy vấn cần thiết có yêu cầu tới ngữ cảnh trả kết thông qua giao diện tầng Utilization 3.4.4 Cài đặt ứng dụng Với cơng cụ lập trình chun biệt cho điện thoại, ứng dụng cài đặt mã nguồn Eclipse, chạy với hệ điều hành Android phiên 2.1 GoogleAPI 7, sử dụng liệu lưu SQLite Database 59 HÌnh 3.8 Giao diện lập Android 3.4.4.1 Xây dựng modul Chương trình gồm có modul sau: - Modul Cập nhật thơng tin qn cà phê: có chức lưu thông tin quán cà phê vào sở liệu như: địa điểm, đặc trưng phong cách qn… - Modul Tìm kiếm: có chức tìm địa điểm hợp lý theo yêu cầu sở thích người dùng - Modul Hiển thị kết quả: có chức trả kết quán cà phê mà người dùng cần 3.4.4.1.1Modul Cập nhật thông tin quán cà phê Người dùng tích hợp ứng dụng điện thoại lưu thơng tin quán cà phê vào Giao diện nhập thơng tin đơn giản dễ hiểu, thích hợp với người dùng Ngoài tên, địa miêu tả quán đặc trưng phong cách quán cho sẵn dạng lựa chọn, người dùng tích vào đặc trưng phù hợp lưu lại điện thoại 60 Hình 3.9 Giao diện nhập thơng tin qn cà phê 3.4.2.2 Modul Tìm kiếm Khi muốn tìm kiếm quán cà phê theo ngữ cảnh thời người dùng chọn biểu tượng Profile giao diện Sau lựa chọn tiêu chí nơi muốn đến thưởng thức cà phê Hình 3.10 Giao diện tìm kiếm 3.4.2.3 Modul Kết Sau lựa chọn tiêu chí phù hợp nơi muốn đến, người dùng vào biểu tượng Search để nhận kết cần tìm 61 Hình 3.11 Giao diện hiển thị kết tìm kiếm 62 Kết luận hướng phát triển Kết đạt Mục tiêu luận văn đưa ra: - Tập chung tìm hiểu khái niệm môi trường nhân rộng, khái niệm thông tin ngữ cảnh nhận biết ngữ cảnh - Tìm hiểu cách tiếp cận để mơ hình hóa thơng tin ngữ cảnh ứng dụng lĩnh vực cụ thể - Tìm hiêu xây dựng ứng dụng nhận biết ngữ cảnh mơi trường tính tốn nhân rộng Kết luận văn đạt được: - Tìm hiểu môi trường nhân rộng:  Tổng quan môi trường nhân rộng  Đặc điểm  Cơ hội thách thức mà mơi trường mang lại - Tìm hiểu thông tin ngữ cảnh nhận biết ngữ cảnh:  Tổng hợp khái niệm ngữ cảnh, nhận biết ngữ cảnh  Các đặc trưng thông tin ngữ cảnh  Phân loại ngữ cảnh - Tìm hiểu cách tiếp cận mơ hình hóa ngữ cảnh cho ứng dụng lĩnh vực liên quan Và cách tiếp cận sử dụng để mơ hình hóa ngữ cảnh tốn cách phù hợp - Tìm hiểu cơng việc xây dựng ứng dụng nhận biết ngữ cảnh - Các kiến thức tìm hiểu áp dụng để xây dựng chương trình mơ chạy hệ điều hành Android:”Coffee Context Search” Chương trình sau xây dựng tiện ích dùng để tích hợp Smartphone giúp người dùng tìm kiếm địa điểm quán cà phê theo ngữ cảnh họ Ngữ cảnh tốn mơ hình hóa theo cách tiếp cận nghiên cứu với hỗ trợ công cụ thiết kế Visio Modeler 63 Hướng phát triển Do thời gian thực luận văn hạn chế nên luận văn thực xây dựng ứng dụng mức độ đơn giản Hướng phát triển luận văn mơ hình hóa ngữ cảnh theo cách tiếp cận lai CML OWL Vì xu hướng tiếp cận với nhiều ưu điểm kết hợp từ kiểu mơ hình ngữ cảnh khác Ngồi việc sử dụng kiểu thông tin ngữ cảnh đa dạng giúp cho ngữ cảnh mơ hình hóa phong phú hơn, cho người dùng có nhiều chọn lựa tăng độ xác chương trình Thêm nữa, việc kết nối người sử dụng hệ thống nhóm bạn bè làm tăng thêm tính tiện ích Đây hướng nghiên cứu luận văn 64 Tài liệu tham khảo A Newell and H.A Simon (1965), “Computer Augmentation of Human Reasoning” Spartan Books, Washington DC, USA Albrecht Schmidt (2002), “Ubiquitous Computing –Computing in Context”, Computing Department, Lancaster University, U.K Albrecht Schmidt, Michael Beigl, and Hans-W Gellersen, “There is more to Context than Location”, University of Karlsruhe Albrecht SchmidtU, Kofi Asante Aidooª, Antti Takaluomai, Urpo Tuomelai, Kristof Van Laerhovenª, Walter Van de Velde, “Advanced Interaction in Context”, University of Karlsruhe, Germany Anind K Dey (2000), “Providing Architectural Support for Building ContextAware Applications”, Georgia Institute of Technology, November Anind K Dey and Gregory D Abowd, “A Conceptual Framework and a Toolkit for Supporting the Rapid Prototyping of Context-Aware Applications”, College of Computing & GVU CenterGeorgia Institute of Technology B Schilit, N Adams, and R Want (1994), “Context-aware computing applications”, In IEEE Workshopon Mobile Computing Systems and Applications Balqis Omar, Tabarak Ballal, “Intelligent Wireless Web Services: ContextAware Computing in Construction-Logistics Supply Chain”, www.itcon.org - Journal of Information Technology in Construction ISSN 1874-4753 Claudia Linnhoff-Popien, Thomas Strang, “Context Modeling Survey”, Institute for Informatics, D-80538 Munich, Germany 10 Dey A K (2000), “Providing Architectural Support for Building ContextAware Applications”, PhD Thesis, Georgia Institute of Technology 11 G Chen and D Kotz (2000), “A Survey of Context-Aware Mobile Computing Research”, Techreport TR2000-381, Dept of Computer Science, Dartmouth College 12 Harry Chen, Tim Finin, and Anupam Joshi (2003), “An Ontology for Context-Aware Pervasive Computing Environments”, The Knowledge Engineering Review, Volume 18 , Issue 13 Ioanna Roussaki1, Nicolas Liampotis1, Nikos Kalatzis1, Korbinian Frank2 and Patrick Hayden, “How to make Personal Smart Spaces Contextaware”, School of Electrical and Computer Engineering, National Technical University of Athens, Greece 65 14 J Wolfgang Kaltz Jürgen Ziegler Steffen Lohmann, “Context-awareWeb Engineering: Modeling and Applications”, Universität Duisburg-Essen (Campus Duisburg) 15 James Steele Nelson (2010), “The Android Developer‟s Cookbook Building Applications with the Android SDK”, Add ison-Wesley 16 Karen Henricksen (2005), “Modelling and Using Imperfect Context Information”, School of Information Technology and Electrical Engineering, The University of Queensland 17 Karen Henricksen, Jadwiga Indulska (2005), “Developing Context-Aware Pervasive Computing Applications: Models and Approach”, School of Information Technology and Electrical Engineering, The University of Queensland, QLD 4072 Australia 18 Marko Gargenta (2010), “Learning Android”, O‟Reilly Media, edition 19 P.J Brown and J.D Bovey and C Xian (1997), “Context-aware applications: from the laboratory to the marketplace”, IEEE Personal Communications, 4(5) 20 Matthias Baldauf , “A survey on context-aware systems”, V-Research, Industrial Research and Development, Stadtstrasse 33, 6850 Dornbirn, Austria 21 Moeiz Miraoui1, Chakib Tadj1, Chokri ben Amar, “Architectural survey of Context-aware system in pervasive computing environment”, Université du Québec 22 Pashtan A., Blattler R., Heusser A and Scheurmann P (2003), “CATIS: A Context-Aware Tourist Information System”, Proceedings of the 4th International Workshop of Mobile Computing, Rostock 23 Schmidt, A., Aidoo, K.A., Takaluoma, A, Tuomela, U., Van Laerhoven, K., Van de Velde, W (1999), “Advanced Interaction In Context” Lecture Notes in Computer Science, Hand Held and Ubiquitous Computing , 24 Sonia Ben Mokhtar, Damien Fournier, Nikolaos Georgantas, and Val´erie Issarny, “Context-Aware Service Composition in Pervasive Computing Environments”, http://www-rocq.inria.fr/arles/ 25 Yun Her, Su-Kyoung Kim, YoungTaek Jin (2010), “A Context-Aware Framework using Ontology for Smart Phone Platform”, International Journal of Digital Content Technology