Sistema multiagente sensible al contexto

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Colecciones : TD. Enseñanzas técnicasDIA. Tesis del Departamento de Informática y Automática
Fecha de publicación : 2011
[ES] En una sociedad claramente influenciada por las nuevas tecnologías, los nuevos avances en computación sensible al contexto han supuesto un cambio importante en los hábitos de interacción de los usuarios con los sistemas informáticos y la información contextual. Es necesario tener en cuenta que cualquier contexto puede proporcionar un escenario para la realización de tareas automatizadas. Al mismo tiempo, los sistemas tienden a ofrecer un soporte colaborativo a los usuarios en su entorno. Tener en cuenta el contexto, introduce la necesidad de aportar soluciones tecnológicas que ayuden al usuario en función de su perfil y su situación, así como de los cambios que se producen en su entorno. Aunque las técnicas desarrolladas hasta ahora dentro de la computación sensible al contexto proporcionan una base sólida para modelar e interpretar el contexto, hay aspectos que no han sido cubiertos de manera plenamente satisfactoria en los sistemas actuales. Un sistema sensible al contexto utiliza su entorno para modificar su comportamiento y así satisfacer mejor las necesidades del usuario.
Durante los últimos años los sistemas multiagente han sido estudiados como una alternativa para modelar sistemas sensibles al contexto, aunque no siempre cubren todas las necesidades reales de los sistemas distribuidos. Los sistemas multiagente facilitan la reutilización de funcionalidades y optimización de la compatibilidad entre distintas plataformas. Este trabajo de investigación presenta la arquitectura Home
Care Context-Aware Computing (HoCCAC). Se trata de una arquitectura multiagente especialmente desarrollada para satisfacer las necesidades que requieren los sistemas sensibles al contexto. HoCCAC define un conjunto de agentes que optimizan la gestión de información contextual y mejoran el desarrollo de sistemas distribuidos, adaptables, ubicuos, y con cierto grado de inteligencia. Esto lo logra HoCCAC con la
utilización de agentes proveedores de información y la integración del mecanismo de planificación Critical Path Method (CPM) y razonamiento Case Based Reasoning (CBR) en el principal agente de la arquitectura, el agente Intérprete.
Aunque los sistemas sensibles al contexto tienen numerosas aplicaciones para todo tipo de usuarios, son muy útiles especialmente en problemas asociados con las personas mayores o discapacitados, una realidad presente en los países más desarrollados del mundo. Mejorar las consecuencias sociales y económicas del envejecimiento poblacional es un reto para la concepción actual de los sistemas nacionales de salud y bienestar, los cuales han de garantizar la mejor asistencia a este colectivo de personas dependientes, de forma sostenible. Por este motivo para probar la utilidad de la arquitectura HoCCAC, se define un caso de estudio que consiste en el desarrollo de un prototipo de sistema multiagente orientado a mejorar los servicios de asistencia y cuidados médicos en el hogar a personas dependientes, especialmente con la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC). Las conclusiones obtenidas han sido satisfactorias, demostrando que la arquitectura multiagente HoCCAC permite modelar e implementar sistemas basados en la sensibilidad contextual de forma eficiente.[EN] It is important to note that any context can set the stage for performing automated
tasks. At the same time, systems tend to offer collaborative support for users in their
context. Keeping the context in mind raises the issue of the need to provide
technological solutions that help users with regards to their profile and location, as
well as changes that can occur in their environment. Although the techniques
developed to date for context-aware systems provide a solid base for modeling and
interpreting the context, there are aspects that have been sufficiently well covered in
current systems. A context-aware system uses the surrounding environment to modify
its behavior and thus better satisfy user needs.
For the last several years, multiagent systems have been studied as an alternative
for modeling context-aware systems, although they do not always cover all of the real
needs for distributed systems. Multiagent systems facilitate the ability to reuse
functionalities and to optimize the compatibility between different platforms. The
present research study will introduce the Home Care Context-Aware Computing
(HoCCAC) architecture, a multiagent architecture specially designed to meet the
needs required by context-aware systems. HoCCAC defines a set of agents that
optimizes the management of contextual information and improves the development
of distributed, adaptable and ubiquitous systems with a certain degree of intelligence.
HoCCAC achieves this by using information provider agents and incorporating the
Critical Path Method (CPM) planning method and Case Based Reasoning (CBR) in
the Interpreter Agent, the primary agent of the architecture.
Although context-aware systems have numerous applications for different kinds of
users, they may be very useful in studying the problems associated with an aging
population, a situation of particular concern in many of the most developed countries
in the world. Improving the social and economic consequences associated with an
aging population is one of the goals of current national health care systems which
must provide the best possible assistance to this group of dependent individuals, while ensuring its sustainability. Consequently, in order to test the HoCCAC architecture, a
case study was defined, consisting of the development of a multiagent system
prototype specially designed to improve services in the assistance and medical care at
home for dependent persons, particularly those suffering from Chronic Obstructive
Pulmonary Disease (COPD). The results obtained are quite satisfactory,
demonstrating that the HoCCAC multiagent architecture can model and implement
context aware systems very efficiently.
Publicado el : sábado, 28 de julio de 2012
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DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA Y AUTOMÁTICA
FACULTAD DE CIENCIAS


TESIS DOCTORAL
SISTEMA MULTIAGENTE SENSIBLE AL CONTEXTO

AUTOR
D. Juan Agustín Fraile Nieto

DIRECTORES
Dra. Dña. Belén Pérez Lancho
Dr. D. Javier Bajo Pérez

Septiembre de 2011





La memoria titulada “SISTEMA MULTIAGENTE SENSIBLE AL CONTEXTO”
que presenta D. Juan Agustín Fraile Nieto para optar al Grado de Doctor por la
Universidad de Salamanca ha sido realizada bajo la dirección de la profesora Dra.
Dña. Belén Pérez Lancho, Profesora Titular del Departamento de Informática y
Automática de la Universidad de Salamanca, y por el profesor Dr. D. Javier Bajo
Pérez, Profesor Encargado de Cátedra de la Facultad de Informática de la Universidad
Pontificia de Salamanca.



Salamanca, Septiembre de 2011.


Los Directores El Graduado





Fdo.: Dra. Dña. Belén Pérez Lancho Fdo.: D. Juan Agustín Fraile Nieto
Profesora Titular de Universidad
Informática y Automática
Universidad de Salamanca




Fdo.: Dr. D. Javier Bajo Pérez
Profesor Encargado de Cátedra
Facultad de Informática
Universidad Pontificia de Salamanca

Sistema Multiagente sensible al contexto i






Resumen

En una sociedad claramente influenciada por las nuevas tecnologías, los nuevos
avances en computación sensible al contexto han supuesto un cambio importante en
los hábitos de interacción de los usuarios con los sistemas informáticos y la
información contextual. Es necesario tener en cuenta que cualquier contexto puede
proporcionar un escenario para la realización de tareas automatizadas. Al mismo
tiempo, los sistemas tienden a ofrecer un soporte colaborativo a los usuarios en su
entorno. Tener en cuenta el contexto, introduce la necesidad de aportar soluciones
tecnológicas que ayuden al usuario en función de su perfil y su situación, así como de
los cambios que se producen en su entorno. Aunque las técnicas desarrolladas hasta
ahora dentro de la computación sensible al contexto proporcionan una base sólida
para modelar e interpretar el contexto, hay aspectos que no han sido cubiertos de
manera plenamente satisfactoria en los sistemas actuales. Un sistema sensible al
contexto utiliza su entorno para modificar su comportamiento y así satisfacer mejor
las necesidades del usuario.
Durante los últimos años los sistemas multiagente han sido estudiados como una
alternativa para modelar sistemas sensibles al contexto, aunque no siempre cubren
todas las necesidades reales de los sistemas distribuidos. Los sistemas multiagente
facilitan la reutilización de funcionalidades y optimización de la compatibilidad entre
distintas plataformas. Este trabajo de investigación presenta la arquitectura Home
Care Context-Aware Computing (HoCCAC). Se trata de una arquitectura multiagente
especialmente desarrollada para satisfacer las necesidades que requieren los sistemas
sensibles al contexto. HoCCAC define un conjunto de agentes que optimizan la
gestión de información contextual y mejoran el desarrollo de sistemas distribuidos,
adaptables, ubicuos, y con cierto grado de inteligencia. Esto lo logra HoCCAC con la
utilización de agentes proveedores de información y la integración del mecanismo de

Sistema Multiagente sensible al contexto iii



planificación Critical Path Method (CPM) y razonamiento Case Based Reasoning
(CBR) en el principal agente de la arquitectura, el agente Intérprete.
Aunque los sistemas sensibles al contexto tienen numerosas aplicaciones para todo
tipo de usuarios, son muy útiles especialmente en problemas asociados con las
personas mayores o discapacitados, una realidad presente en los países más
desarrollados del mundo. Mejorar las consecuencias sociales y económicas del
envejecimiento poblacional es un reto para la concepción actual de los sistemas
nacionales de salud y bienestar, los cuales han de garantizar la mejor asistencia a este
colectivo de personas dependientes, de forma sostenible. Por este motivo para probar
la utilidad de la arquitectura HoCCAC, se define un caso de estudio que consiste en el
desarrollo de un prototipo de sistema multiagente orientado a mejorar los servicios de
asistencia y cuidados médicos en el hogar a personas dependientes, especialmente con
la Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC). Las conclusiones obtenidas
han sido satisfactorias, demostrando que la arquitectura multiagente HoCCAC
permite modelar e implementar sistemas basados en la sensibilidad contextual de
forma eficiente.


Sistema Multiagente sensible al contexto iv




Abstract

It is important to note that any context can set the stage for performing automated
tasks. At the same time, systems tend to offer collaborative support for users in their
context. Keeping the context in mind raises the issue of the need to provide
technological solutions that help users with regards to their profile and location, as
well as changes that can occur in their environment. Although the techniques
developed to date for context-aware systems provide a solid base for modeling and
interpreting the context, there are aspects that have been sufficiently well covered in
current systems. A context-aware system uses the surrounding environment to modify
its behavior and thus better satisfy user needs.
For the last several years, multiagent systems have been studied as an alternative
for modeling context-aware systems, although they do not always cover all of the real
needs for distributed systems. Multiagent systems facilitate the ability to reuse
functionalities and to optimize the compatibility between different platforms. The
present research study will introduce the Home Care Context-Aware Computing
(HoCCAC) architecture, a multiagent architecture specially designed to meet the
needs required by context-aware systems. HoCCAC defines a set of agents that
optimizes the management of contextual information and improves the development
of distributed, adaptable and ubiquitous systems with a certain degree of intelligence.
HoCCAC achieves this by using information provider agents and incorporating the
Critical Path Method (CPM) planning method and Case Based Reasoning (CBR) in
the Interpreter Agent, the primary agent of the architecture.
Although context-aware systems have numerous applications for different kinds of
users, they may be very useful in studying the problems associated with an aging
population, a situation of particular concern in many of the most developed countries
in the world. Improving the social and economic consequences associated with an
aging population is one of the goals of current national health care systems which
must provide the best possible assistance to this group of dependent individuals, while

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ensuring its sustainability. Consequently, in order to test the HoCCAC architecture, a
case study was defined, consisting of the development of a multiagent system
prototype specially designed to improve services in the assistance and medical care at
home for dependent persons, particularly those suffering from Chronic Obstructive
Pulmonary Disease (COPD). The results obtained are quite satisfactory,
demonstrating that the HoCCAC multiagent architecture can model and implement
context aware systems very efficiently.

Sistema Multiagente sensible al contexto vi




Agradecimientos

“Ama y haz lo que quieras. Si callas, callarás con amor; si gritas, gritarás con
amor; si corriges, corregirás con amor, si perdonas, perdonarás con amor.”
(San Agustín)

Este trabajo de investigación constituye un esfuerzo en el que de manera directa o
indirecta han participado muchas personas. El grado de participación de cada uno de
ellos y ellas es muy variado. Algunos han leído y han corregido, otros han colaborado
y opinado, todos han tenido mucha paciencia y me han animado. Por este motivo todo
el mérito de este trabajo no me corresponde a mí, y quiero expresar mi más sincero
agradecimiento a compañeros, amigos y familia.
En especial dar las gracias a Juan Manuel Corchado y Belén Pérez por darme la
oportunidad de entrar en este mundo, guiarme con sabios consejos y ofrecerme toda
su ayuda. A Javier Bajo, al que admiro y aprecio por ser un trabajador incansable,
mejor persona y por tener una paciencia infinita para resolver mis dudas. Este trabajo
se ideó y materializó bajo la atenta mirada de los tres. Los tres son grandes personas y
me han ofrecido la posibilidad de conocer unos modelos de carrera académica
ejemplares.
Quiero dar las gracias a todos los miembros del grupo BISITE por ofrecerme
siempre su apoyo incondicional. Con ellos he pasado muy buenos momentos y a todos
les tengo que agradecer el haber llegado hasta aquí.
También doy las gracias a todos mis compañeros de trabajo en la Universidad
Pontificia de Salamanca, especialmente a los profesores de la Facultad de Informática
y a lo compañeros del área de desarrollo del CPD por su cariñosa acogida, su apoyo y
por ese día a día tan entretenido que tenemos.
Gracias a mis padres Carmen y Ventura y a mi hermana Rogi, sin ellos habría sido
imposible desarrollar este trabajo de investigación. Ellos han puesto su esfuerzo y
empeño en poner todos los medios para que yo hoy sea lo soy “seguid siempre así”.

Sistema Multiagente sensible al contexto vii



El agradecimiento más especial para mis abuelos, hace algunos años con su
presencia, los últimos con su ausencia cercana y siempre con sus consejos, me
ayudaron a llegar hasta aquí y estoy seguro que serían las personas más felices de
poder leer las hipótesis, descripciones, conclusiones, opiniones, etc. que contine este
trabajo. Abuelo Alfonso, “este trabajo ha sido duro, pero hay cosas más duras en la
vida…”.
No me puedo olvidar de la familia y los abuelos de Sandra. Leónides y Bienvenida
han participado activamente en el caso de estudio descrito y en ellos se basa parte de
este trabajo. Gracias por vuestro cariño y paciencia.
Por último y siempre al principio, este trabajo se lo dedico a Sandra por estar a mi
lado, tener paciencia, animarme mucho y en definitiva ser como es, “no cambies”. Y
a Javier, que en unos meses verá la luz y espero que algún día pueda realizar un
trabajo de este tipo, si así él lo desea.
Gracias a todos.

Sistema Multiagente sensible al contexto viii

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domingo, 09 de junio de 2013 - 1:12