Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10451/15969
Título: PHASED: physiologic advanced sensing deployed
Autor: Justo, André Filipe Feiteiro
Orientador: Carriço, Luís, 1963-
Duarte, Luís Miguel Santos, 1984-
Palavras-chave: Sensores
Sistemas sensíveis ao contexto
Sistemas baseados em eventos
Ferramentas de autoria
Plataformas de execução
Teses de mestrado - 2014
Data de Defesa: 2014
Resumo: Atualmente os dispositivos móveis têm uma enorme importância em vários aspetos das nossas vidas, pois a sua evolução ao longo dos últimos anos fez com que estes dispositivos agregassem inúmeras funcionalidades que anteriormente apenas existiam em equipamentos mais especializados. Os smartphones de última geração destacam-se pelo facto de possuírem um grande leque de tecnologias e sensores, tais como o Wi-Fi, GPS, acelerómetro, entre outros. Apesar de grande parte destes mecanismos terem sido integrados nos smartphones para melhorar as funcionalidades do mesmo, hoje em dia tornaram-se fundamentais para, entre outras coisas, obter informações sobre o contexto do utilizador e do ambiente que o rodeia.Com a evolução das capacidades dos dispositivos e com a facilidade de difusão de aplicações nos principais sistemas operativos móveis, têm surgido imensas aplicações móveis sensíveis ao contexto. Estas aplicações utilizam as informações recolhidas por sensores para adaptar os seus serviços face a um determinado contexto ou atividade do utilizador. Com a possibilidade de integração de sensores nas aplicações móveis, têm surgido também diferentes cenários em diferentes domínios onde esta integração se revela uma mais-valia. Por exemplo, no domínio da saúde surgiram aplicações para monitorização remota de pacientes através de sensores fisiológicos, permitindo uma abordagem proactiva em caso de emergência. Outro cenário comum é o desenvolvimento de jogos com recurso a sensores e atuadores, proporcionando uma experiencia de jogo mais imersiva. No entanto, um problema pertinente é o facto de que para criar este tipo de aplicações é muitas das vezes necessário trabalhar com vários sensores de diferentes fabricantes e com diferentes especificações, tornando o processo mais difícil e moroso. Outro problema é o facto destas aplicações serem criadas com um propósito específico, invalidando a hipótese de serem adaptadas para funcionarem em distintos cenários. Existem domínios em que a necessidade de criar e adaptar as aplicações é uma atividade recorrente. Muitas das vezes, os requisitos impostos pelo domínio variam rapidamente o que torna inviável o desenvolvimento de novas soluções num curto espaço de tempo. Por exemplo no domínio da saúde, é necessário que as aplicações sejam facilmente adaptáveis para acompanhar a evolução dos pacientes. Uma potencial solução para ultrapassar estes obstáculos é a criação de ferramentas de autoria que juntam programa dores e não programadores, em que os primeiros fornecem os mecanismos necessários para que os últimos possam rapidamente criar soluções que satisfaçam as suas reais necessidades. Apesar de algumas ferramentas deste tipo se terem revelado bem-sucedidas, atualmente nenhuma permite a criação de aplicações Android com recurso a sensores, de uma forma prática e acessível a utilizadores sem experiência em programação. O principal objetivo deste trabalho é aproveitar o potencial dos smartphones e das informações de contexto recolhidas através de sensores para tornar as aplicações móveis reativas e proativas. Estas informações podem ser utilizadas para, entre outras coisas, iniciar interações adicionais com o utilizador. As principais contribuições desta dissertação são: 1. Um ambiente de execução¸ ao de aplicações móveis que permite que as aplicações criadas através de uma ferramenta de autoria possam ser executadas nos dispositivos móveis. Para além disso, este ambiente de execução contém ainda os mecanismos necessários para recolher informações dos sensores existentes nos smartphones ou sensores externos. Esta informação é depois processada e utilizada para despoletar eventos que são utilizados para iniciar interações entre os utilizadores e as aplicações. Esta abordagem permite que as aplicações se tornem reativas (reagindo com uma determinada ação face a um contexto específico) e/ou proativas (as aplicações podem, por exemplo, iniciar-se automaticamente). 2. A integração de um conjunto de componentes e melhorias numa ferramenta de autoria já existente, com vista a permitir que utilizadores sem experiência na área da programação possam rapidamente criar aplicações móveis que utilizam sensores para despoletar ações nas aplicações em função de um determinado contexto. O trabalho desenvolvido nesta dissertação assentou sobre uma plataforma de autoria já existente denominada DETACH (DEsign Tool for smartphone Application Composition - Ferramenta de Desenho para a Composição de Aplicações para Smartphones). Embora esta plataforma já possibilitasse a criação de aplicações móveis, estas não suportavam o uso de sensores e, portanto, numa primeira fase foi necessário identificar as limitações deste sistema face à integração de sensores. Uma vez que o sistema DETACH é composto por um ambiente de autoria e um ambiente de execução de aplicações móveis, foi necessário avaliar até que ponto estes ambientes suportavam os mecanismos necessários para a inclusão de sensores nas aplicações. As limitações encontradas permitiram perceber as alterações necessárias e identificar um conjunto de requisitos que serviram de base para o desenvolvimento deste trabalho. O maior foco deste trabalho foi o desenvolvimento do ambiente de execução das aplicações móveis. Este ambiente foi desenvolvido em Android e é responsável tanto pela execução das aplicações como pela recolha de dados através de sensores. Para suportar aplicações reativas e proativas, foi necessário identificar uma abordagem que permitisse recolher informações de contexto, avaliá-la e posteriormente despoletar determinadas ações nas aplicações. Como tal, foi necessário escolher uma arquitetura baseada em eventos, por forma a dar o comportamento reativo e proativo às aplicações. Foram também tidos em conta outros aspetos como a modularidade, uma vez que a capacidade de adicionar novos componentes à ferramenta de autoria é um requisito fundamental para o sucesso da mesma. Após o desenvolvimento do ambiente de execução das aplicações móveis, foi necessário melhorar o ambiente de autoria. Neste ambiente, foram introduzidos os mecanismos que permitem a criação de aplicações que utilizam sensores. Os utilizadores podem, através de programação visual, utilizar um conjunto de eventos oferecidos pelos sensores para definir o comportamento das suas aplicações com base nesses eventos. Com base em feedback obtido em avaliações do DETACH (prévias a este trabalho), foram ainda feitas algumas alterações na interface da ferramenta por forma a melhorar a usabilidade da mesma. Na última fase deste trabalho, e com o objetivo de validar o mesmo, pedimos a um conjunto de programadores que realizassem uma avaliação em que tinham de adicionar um novo sensor ao sistema. Este processo envolveu os dois ambientes do ecossistema e permitiu-nos perceber se no futuro os programadores conseguem garantir a implementação de novos sensores. Posteriormente, os mesmos utilizadores tiveram de executar todo o processo de criação de uma nova aplicação para testar se o sensor implementado estava a funcionar corretamente. Este processo consistiu na criação de uma aplicação através da ferramenta de autoria, sincronização da aplicação para o smartphone e execução da mesma. Embora este grupo de utilizadores Não fosse o principal público alvo desta ferramenta de autoria, esta tarefa permitiu-nos observar e tirar algumas conclusões sobre os novos mecanismos introduzidos e que suportam a criação de aplicações com sensores. Todos os participantes conseguiram terminar com sucesso as tarefas propostas, validando a nossa abordagem com vista a garantir a modularidade e capacidade de adicionar novos sensores à plataforma de autoria.
The latest technological innovations contributed to the evolution of smartphones and the availability of embedded sensors, such as the accelerometer, digital compass, gyroscope, GPS, microphone, and camera are creating new application scenarios. Nowadays, mobile devices also come with a large set of resources that offer third-party programmers the tools to develop sensing applications. Even though several domains capitalized this information to improve their applications capabilities, there are others where applications’ requirements change quickly and it becomes important to have an easy and flexible development environment in such a way that the applications deployed can be rapidly tailored to each situation. Authoring tools proved to be a successful approach to overcome those problems; however, currently there is a lack of tools that support the creation of mobile sensing applications. We also believe that we can go one step further and combine the potential of smartphones and sensors’ context-data to create reactive and proactive mobile applications. This work aims at addressing the previous problems with the introduction of an ecosystem that comprises: a) an Android runtime environment that runs the applications created and uses a set of sensors to collect informations about the context of the user; b) a web authoring-tool that enables non-expert users to create mobile applications that rely on sensors. Supported sensors encompass the chronometer, GPS and a set of third-party physiological sensors (electromyography and electrocardiography). To validate our work we conducted an evaluation encompassing developers in order to assess the complexity of adding new sensors to the platform. All participants were able to complete the proposed tasks, validating our approach and thus ensuring that in future developers are capable of expanding the authoring environment with additional sensors.
Descrição: Tese de mestrado, Engenharia Informática (Engenharia de Software), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014
URI: http://hdl.handle.net/10451/15969
Designação: Tese de mestrado em Engenharia Informática (Engenharia de Software)
Aparece nas colecções:FC-DI - Master Thesis (dissertation)

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