apresentação - modelagem de ambientes de computação ubíqua utilizando simulação

ObjetivosReferencial Teorico

Descricao do Ambiente ExperimentalImplementacao

ResultadosConsideracoes Finais

Modelagem de Ambientes de Computacao UbıquaUtilizando Simulacao

Jurmir Canal NetoOrientador: Prof. Gildomiro Bairros

CESUFOZ - Centro de Ensino Superior de Foz do Iguacu

11 de dezembro de 2009

Jurmir Canal Neto Trabalho de Curso - CESUFOZ - 2009

Objetivo Geral

Sumario

1 ObjetivosObjetivo Geral

2 Referencial Teorico

3 Descricao do Ambiente Experimental

4 Implementacao

5 Resultados

6 Consideracoes Finais

Objetivo Geral

ObjetivosObjetivo Geral

Objetivo Geral

Desenvolver um simulador para avaliar a possibilidade de uso desimulacoes em projetos de computacao ubıqua.

Computacao UbıquaModelagem e SimulacaoSimulacao e Computacao Ubıqua

Sumario

1 Objetivos

2 Referencial TeoricoComputacao UbıquaModelagem e SimulacaoSimulacao e Computacao Ubıqua

4 Implementacao

5 Resultados

Referencial TeoricoComputacao Ubıqua

A Computacao Ubıqua visa integrar a in-formatica a vida das pessoas de forma invisıvel,sem interferir na pessoalidade de cada ume demandando apenas o mınimo de atencaonescessaria para expandir as capacidades dousuario [Jansen et al. 2005].

A ideia atual de “computadores pessoais” estacompletamente equivocada, nela o foco estaem operar uma caixa e nao em realizar a tarefanescessaria [Weiser 1991].

Referencial TeoricoComputacao Ubıqua

A Computacao Ubıqua visa integrar a in-formatica a vida das pessoas de forma invisıvel,sem interferir na pessoalidade de cada ume demandando apenas o mınimo de atencaonescessaria para expandir as capacidades dousuario [Jansen et al. 2005].

A ideia atual de “computadores pessoais” estacompletamente equivocada, nela o foco estaem operar uma caixa e nao em realizar a tarefanescessaria [Weiser 1991].

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

Referencial TeoricoModelagem e Simulacao

Simulacao

Simulacao e a imitacao da operacao de um processo do mundo real,suas caracterısticas e as alteracoes sofridas por fatores internos ouexternos [Banks 1998].

Modelagem

Modelagem e o processo de desenvolver modelos. Um modelo e arepresentacao de um sistema voltado a uma determinada finalidade[Pritsker 1998].

Referencial TeoricoModelagem e Simulacao

Simulacao

Simulacao e a imitacao da operacao de um processo do mundo real,suas caracterısticas e as alteracoes sofridas por fatores internos ouexternos [Banks 1998].

Modelagem

Modelagem e o processo de desenvolver modelos. Um modelo e arepresentacao de um sistema voltado a uma determinada finalidade[Pritsker 1998].

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

Referencial TeoricoSimulacao e Computacao Ubıqua

Conceito

Tres conceitos basicos sao utilizados para a representacaode sistemas de computacao ubıqua em prototipos simulados.[Campiolo, Cremer e Sobral 2007]

Atuadores

Elementos que alteram as variaveis do sistema.

Sensores

Dispositivos que capturam e fornecem informacoes sobre o sistema.

Ambientes

Conjunto de “camadas” que representam as informacoes do sistema.

Conceito

Atuadores

Sensores

Ambientes

Conceito

Atuadores

Sensores

Ambientes

Conceito

Atuadores

Sensores

Ambientes

Conjunto de “camadas” que representam as informacoes do sistema.Jurmir Canal Neto Trabalho de Curso - CESUFOZ - 2009

Tecnologias EnvolvidasEstrutura FısicaEstrutura Logica

Sumario

1 Objetivos

3 Descricao do Ambiente ExperimentalTecnologias EnvolvidasEstrutura FısicaEstrutura Logica

4 Implementacao

5 Resultados

Descricao do Ambiente ExperimentalTecnologias Envolvidas

Tecnologias Envolvidas

Java 1.6

MySQL 5.0.75

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

Descricao do Ambiente ExperimentalEstrutura Fısica

Estrutura Fısica

Foi utilizada apenas uma maquina com as caracterısticas des-critas no trabalho escrito.

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

Descricao do Ambiente ExperimentalEstrutura Logica

Sistema Operacional

GNU/Linux - Ubuntu 9.10 Karmic Koala

Aplicacoes

Eclipse IDE 3.5 Galileo

MySQL Workbench 5.1.18

Netbeans IDE 6.7.1 e plugin UML 1.4

Bibliotecas e Frameworks

DESMO-J

Hibernate

Sistema Operacional

Aplicacoes

DESMO-J

Hibernate

Sistema Operacional

Aplicacoes

DESMO-J

Hibernate

EspecificacaoArquitetura Proposta

Sumario

1 Objetivos

4 ImplementacaoEspecificacaoArquitetura Proposta

5 Resultados

ImplementacaoEspecificacao

Cenario

Em um ambiente de super-mercado, deseja-se detectar, em temporeal, qual produto determinado cliente retirou de uma prateleira.

Hipoteses

Colocacao dos sensores nos porta produtos;

Colocacao dos sensores nos clientes;

Colocacao dos sensores em ambos;

Cenario

Hipoteses

Cenario

Hipoteses

Cenario

Hipoteses

Definicoes

Todo cliente tem uma lista de compras;

Cliente com mais de 5 produtos na lista, usara carrinho;

Cliente com 5 ou menos produtos na lista, usara cestinha;

Apos o 15o produto colocado no carrinho o cliente deixa ocarrinho parado e ira buscar os produtos sem ele.

Variaveis do Sistema

Quantidade de Clientes: Entre 1 a 50;

Raio de deteccao: Entre 0 a 10;

Definicoes

Sumario

1 Objetivos

4 ImplementacaoEspecificacaoArquitetura Proposta

5 Resultados

ImplementacaoPacote App

App.Model

Implementacao

Classe Produto do Pacote Model

@ E n t i t y@Table ( name = "Produto" )pub l i c c l a s s Produto {

@Id@GeneratedValue ( s t r a t e g y = Ge ne ra t i onT yp e .AUTO)p r i v a t e i n t i d ;@OneToOne ( t a r g e t E n t i t y = TipoProduto . c l a s s )p r i v a t e TipoProduto t i p o P r o d u t o ;pub l i c Produto ( ) {}pub l i c Produto ( TipoProduto tp ) {

t h i s . t i p o P r o d u t o = tp ;}pub l i c i n t g e t I d ( ) {

r e t u r n i d ;}pub l i c vo id s e t I d ( i n t v a l ) {

t h i s . i d = v a l ;}pub l i c TipoProduto ge tT ip oProd uto ( ) {

r e t u r n t i p o P r o d u t o ;}

App.Model

App.Localization

App.Persistence

App.Statistics

App.Model

App.Localization

App.Persistence

App.Statistics

App.Model

App.Localization

App.Persistence

App.Statistics

ImplementacaoPacote Sim

Sim.Actuator

SimProcessCliente

Atuador do Sistema

Determina o Ciclo de vida de cada Cliente.

Sim.Actuator

SimProcessCliente

Atuador do SistemaDetermina o Ciclo de vida de cada Cliente.

Implementacao

Ciclo de vida do Cliente

pub l i c vo id l i f e C y c l e ( ) {

s e t a r P o r t a P r o d u t o ( ) ;

i n i c i a r L i s t a P r a t e l e i r a s ( ) ;

r e a l i z a r C o m p r a s ( ) ;

s a i r D o S i s t e m a ( ) ;

meuModelo . g e t S t a t s C o l l e c t o r ( ) . s a i u C l i e n t e ( ) ;

i f ( meuModelo . g e t S t a t s C o l l e c t o r ( ) . g e t P r o c e s s a d o s ( ) == meuModelo. g e t S t a t s C o l l e c t o r ( ) . g e t T o t a l C l i e n t e s ( ) ) {

meuModelo . g e t E x p e r i m e n t ( ) . s t o p ( ) ;}

Sim.Environment

AmbienteRepresenta as seguintes camadas do sistema:

Ponto Maximo;Pontos ocupados por prateleiras;Ponto de Entrada;Ponto de Saıda;Ponto de localizacao dos carrinhos.

Implementacao

Classe Ambiente

pub l i c a b s t r a c t c l a s s Ambiente {pub l i c s t a t i c i n t l i m i t e X = 2 7 ;pub l i c s t a t i c i n t l i m i t e Y = 4 9 ;pub l i c s t a t i c L i s t<Point> p o n t o s F i x o s ;pub l i c s t a t i c P o i n t p o n t o P e g a C a r r i n h o s ;pub l i c s t a t i c P o i n t p o n t o I n i c i a l C l i e n t e s ;pub l i c s t a t i c P o i n t p o n t o S a i r S i s t e m a ;

s t a t i c {

p o n t o s F i x o s = new A r r a y L i s t<Point >() ;p o n t o P e g a C a r r i n h o s = new P o i n t ( 2 5 , 4) ;p o n t o I n i c i a l C l i e n t e s = new P o i n t ( 1 , 1) ;p o n t o S a i r S i s t e m a = new P o i n t ( 1 , 1) ;

}pub l i c s t a t i c boolean i s L i v r e ( P o i n t pt ) {

r e t u r n ! p o n t o s F i x o s . c o n t a i n s ( pt ) ;}

Sim.Environment

Modelo

Configuracao inicial dos ambientes.

Representa as seguintes camadas do sistema:

Lista de clientes;Lista de prateleiras;Sensor;

Sim.Environment

Modelo

Configuracao inicial dos ambientes.Representa as seguintes camadas do sistema:

Lista de clientes;Lista de prateleiras;Sensor;

Implementacao

Metodo doInitialSchedules da classe Modelo

pub l i c vo id d o I n i t i a l S c h e d u l e s ( ) {L i s t<P r a t e l e i r a > a u x P r a t e l e i r a s = p r a t e l e i r a D A O . g e t L i s t ( ) ;f o r ( P r a t e l e i r a pt : a u x P r a t e l e i r a s ) {

Ambiente . p o n t o s F i x o s . add ( pt . g e t P o s i c a o ( ) ) ;i f ( pt . getT ipoP rodu to ( ) . g e t I d ( ) != 99) {

p r a t e l e i r a s L i s t a . add ( pt ) ;}

}L i s t<C l i e n t e > l s C l i e n t e = cl ienteDAO . g e t L i s t ( ) ;f o r ( C l i e n t e c l I t : l s C l i e n t e ) {

S i m P r o c e s s C l i e n t e c l i e n t e = new S i m P r o c e s s C l i e n t e ( t h i s , c l I t . getNome ( ) , f a l s e ,c l I t , new SimTime ( getC l i enteTempoPasso ( ) ) ) ;

c l i e n t e . a c t i v a t e (new SimTime ( aux tempo ) ) ;aux tempo = aux tempo + getCl ienteTempoChegada ( ) ;l i s t a C l i e n t e s . add ( c l i e n t e ) ;s t a t s C o l l e c t o r . e n t r o u C l i e n t e ( ) ;i f ( s t a t s C o l l e c t o r . g e t T o t a l C l i e n t e s ( ) >= n u m C l i e n t e s )

break ;}

Sim.Sensor

Sensor

Verificar as retiradas de produto;Detectar qual cliente a realizou.

Implementacao

Metodo verificarRetirada da Classe Sensor

pub l i c boolean v e r i f i c a r R e t i r a d a ( P r a t e l e i r a pr , S i m P r o c e s s C l i e n t es i m P r o c e s s C l i e n t e , i n t t i p o S e n s o r ) {

P o i n t ptBase = pr . g e t P o n t o F r e n t e ( ) ;L i s t<Point> p t L i s t = ptBase . c a l c u l a r A d j a c e n t e s ( r a i o ) ;sw i tch ( t i p o S e n s o r ) {

case S t a t i s t i c s D a t a . CLIENTE COM SENSOR : {r e t u r n v e r i f i c a r R e t i r a d a C l i e n t e ( pr , s i m P r o c e s s C l i e n t e , p t L i s t ) ;

}case S t a t i s t i c s D a t a . PORTA PRODUTO COM SENSOR : {

r e t u r n v e r i f i c a r R e t i r a d a P o r t a P r o d u t o ( pr , s i m P r o c e s s C l i e n t e , p t L i s t ) ;}case S t a t i s t i c s D a t a . AMBOS COM SENSOR : {

i f ( ! v e r i f i c a r R e t i r a d a C l i e n t e ( pr , s i m P r o c e s s C l i e n t e , p t L i s t ) ) {r e t u r n v e r i f i c a r R e t i r a d a P o r t a P r o d u t o ( pr , s i m P r o c e s s C l i e n t e , p t L i s t ) ;

}r e t u r n t rue ;

}}r e t u r n f a l s e ;

Demonstracao da Deteccao Realizada pelo Sensor

Demonstracao da Deteccao Correta do Cliente pelo Sensor

Demonstracao da Deteccao Errada do Cliente pelo Sensor

Resultados ObtidosGraficos

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 ResultadosResultados ObtidosGraficos

Coleta de Dados

A simulacao gera saıda de informacoes em um arquivo no formatoCSV contendo os dados:

Tipo do Teste (Hipotese);

Numero de Clientes;

Raio do sensor;

Numero de retiradas;

Acertos;

Erros;

Taxa de Acerto.

Os dados foram compilados em forma de planilha eletronica e apartir desta gerados graficos para a analise.

Coleta de Dados

Numero de Clientes;

Raio do sensor;

Acertos;

Erros;

Taxa de Acerto.

Coleta de Dados

Numero de Clientes;

Raio do sensor;

Acertos;

Erros;

Taxa de Acerto.

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 ResultadosResultados ObtidosGraficos

Taxa de Acerto para 35 Clientes

Taxa de Acerto para 50 Clientes

Taxa de Acerto para Raio 10

Comportamentos

A maior diferenca entre os testes de “Cliente com sensor” e“Ambos com Sensor” e de 0,44% para os testes com 35 clientese raio entre 7 e 10.

O Teste de “Porta produto com sensor” sempre apresenta re-sultado igual ou inferior aos outros testes.

A maior diferenca entre as taxas de acerto e de 6,62% parauma amostra de 50 Clientes e raio de 4.

Comportamentos

ConclusoesTrabalhos Futuros

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

6 Consideracoes FinaisConclusoesTrabalhos Futuros

A Computacao Ubıqua e uma area relativamente nova da Com-putacao portanto ainda carece de tecnicas capazes de auxiliar emseus projetos.

Neste trabalho foi utilizada uma simulacao afim de determinar adiferenca entre a taxa de acerto de cada uma das hipoteses definidas.

Tendo em vista os resultados obtidos, comprova-se que existe aviabilidade de utilizacao de simulacoes em projetos de ambientesvoltados a Computacao Ubıqua.

Sumario

1 Objetivos

4 Implementacao

5 Resultados

6 Consideracoes FinaisConclusoesTrabalhos Futuros

Trabalhos Futuros

Utilizacao de dados colhidos atraves de pesquisa, e com a va-lidacao de um especialista.

Desenvolvimento de uma forma grafica para a melhor visua-lizacao da simulacao.

Desenvolvimento de um engine de simulacao generica.

Referencias Bibliograficas

BANKS, J. (Ed.). Handbook of simulation - principles, metholdoly, advances, applications and pratice. 4. ed.

New Jersey: Wiley-Interscience, 1998.

CAMPIOLO, R.; CREMER, V.; SOBRAL, J. B. M. On modeling for pervasive computing environments. In: .

New York: ACM, 2007. p. 240–243.

JANSEN, E. et al. A programming model for pervasive spaces. International Conference on Service-Oriented

Computing, Amsterdam, 2005.

PRITSKER, A. A. B. Principles of simulation modeling. In: BANKS, J. (Ed.). Handbook of simulation -

principles, metholdoly, advances, applications and pratice. New York: Wiley-Interscience, 1998.

WEISER, M. The Computer of The Twenty-One Century. Fev. 1991. Disponıvel em:

<http://www.ubiq.com/hypertext/weiser/SciAmDraft3.html>. Acesso em: 17/03/2009.

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