REUSE-ORIENTED APPROACH FOR INCREMENTAL AND SYSTEMATIC DEVELOPMENT OF INTENTIONAL UBIQUITOUS APPLICATIONS

• Main Author: MILENE SERRANO
• Other Authors: CARLOS JOSE PEREIRA DE LUCENA
• Language: English
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2011
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=28837@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=28837@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO === PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA === Aplicações ubíquas estão inseridas em ambientes inteligentes integrados ao mundo físico e compostos de usuários com diferentes preferências, dispositivos heterogêneos e vários provedores de serviço e conteúdo. Além disso, essas aplicações são especializadas em oferecer serviços e conteúdos em qualquer lugar e momento, auxiliando os usuários em suas atividades diárias sem incomodá-los. Baseado nesse mundo idealizado, o paradigma em qualquer lugar e momento impõe alguns desafios para a comunidade de Engenharia de Software, tais como: heterogeneidade de dispositivos, ambientes distribuídos, mobilidade, satisfação de usuário, adaptação de conteúdo, sensibilidade de contexto, privacidade, personalização, transparência, invisibilidade e constante evolução das tendências tecnológicas. Visando lidar com esses novos desafios tecnológicos, é proposta uma abordagem orientada à reutilização de software para desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas intencionais. Foram escolhidos dois principais objetivos para conduzir a pesquisa dessa tese: (i) a construção de conjuntos de apoio, orientados à reutilização de software, com base em uma investigação detalhada de aplicações ubíquas e do paradigma de Sistemas Multi-Agentes Intencionais – ou seja, Desenvolvimento para Reutilização; e (ii) o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas, dirigidas por Sistemas Multi-Agentes Intencionais, com base na abordagem orientada à reutilização de software – ou seja, Desenvolvimento com Reutilização. Algumas contribuições do nosso trabalho são: (i) uma arquitetura orientada à reutilização de software e baseada nos conjuntos de apoio – i.e. blocos de construção principalmente compostos de modelos conceituais, frameworks, padrões e bibliotecas – obtidos a partir da Engenharia de Domínio das Aplicações Ubíquas; (ii) uma Engenharia de Aplicações Ubíquas orientada à reutilização de software visando o desenvolvimento incremental e sistemático de aplicações ubíquas com base nos blocos de construção propostos; (iii) um modelo de raciocínio focado em regras condicionais de lógica nebulosa e no modelo Crença-Desejo-Intenção para melhorar a capacidade cognitiva dos agentes; (iv) um mecanismo específico, baseado em agentes intencionais, para lidar com questões de privacidade, balanceando privacidade e personalização bem como transparência e invisibilidade; (v) um catálogo que graficamente apresenta os principais requisitos não-funcionais ubíquos, as interdependências entre eles e formas de se operacionalizá-los com base na combinação de tecnologias tradicionais e emergentes; (vi) ontologias para permitir a construção dinâmica de interfaces e melhorar a comunicação e inter-operabilidade dos agentes de software; e (vii) um modelo de banco de dados dinâmico para carregar e recuperar os perfis ubíquos (ex. perfis de usuário, dispositivo, rede e contrato), melhorando o gerenciamento de dados em tempo de execução. A abordagem proposta foi avaliada desenvolvendo diferentes aplicações ubíquas (ex. aplicações ubíquas de comércio eletrônico e de clínica odontológica). === Ubiquitous applications are embedded in intelligent environments integrated into the physical world and composed of users with different preferences, heterogeneous devices and several content and service providers. Moreover, they focus on offering services and contents anywhere and at any time by assisting the users in their daily activities without disturbing them. Based on this idealized world, the anywhere and at any time paradigm poses some challenges for the Software Engineering community, such as: device heterogeneity, distributed environments, mobility, user satisfaction, content adaptability, context awareness, privacy, personalization, transparency, invisibility and constant evolution of technological trends. In order to deal with these new technological challenges, we propose a Reuse-Oriented Approach for Incremental and Systematic Development of Intentional Ubiquitous Applications. We have chosen two main goals that drive our research in this thesis: (i) the construction of reuse-oriented support sets based on an extensive investigation of ubiquitous applications and the Intentional-Multi-Agent Systems paradigm – i.e. Development for Reuse; and (ii) the incremental and systematic development of Intentional-Multi-Agent-Systems-driven ubiquitous applications based on the reuse-oriented approach – i.e. Development with Reuse. Some contributions of our work are: (i) a reuse-oriented architecture centered on support sets – i.e. building blocks mainly composed of conceptual models, frameworks, patterns and libraries – obtained from the Domain Engineering of Ubiquitous Applications; (ii) a reuse-oriented Ubiquitous Application Engineering for incremental and systematic development of intentional ubiquitous applications centered on the proposed building blocks; (iii) a reasoning engine focused on fuzzy conditional rules and the Belief-Desire-Intention model to improve the agents cognitive capacity; (iv) a specific mechanism based on intentional agents to deal with privacy issues by balancing privacy and personalization as well as transparency and invisibility; (v) a catalogue that graphically presents the main ubiquitous non-functionalrequirements, their interdependencies and ways to operationalize them based on the combination of traditional and emergent technologies; (vi) ontologies to allow the dynamic construction of interfaces and to improve the communication and inter-operability of software agents; and (vii) a dynamic database model to store and retrieve the ubiquitous profiles (e.g. user, device, network and contract profiles) by improving the data management on the fly. The proposed approach was evaluated by developing different ubiquitous applications (e.g. e-commerce and dental clinic ubiquitous applications).