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].






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].






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.






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.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





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;






ImplementacaoEspecificacao

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;






Sumario

1 Objetivos



4 ImplementacaoEspecificacaoArquitetura Proposta

5 Resultados







ImplementacaoPacote App

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 ;}

. . .






ImplementacaoPacote App

App

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.






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.





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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