Abstract
Durante el transcurso de esta Tesis Doctoral se ha realizado un estudio de la problemática
asociada al desarrollo de sistemas de interacción hombre-máquina sensibles al contexto. Este
problema se enmarca dentro de dos áreas de investigación: los sistemas interactivos y las
fuentes de información contextual. Tradicionalmente la integración entre ambos campos se
desarrollaba a través de soluciones verticales específicas, que abstraen a los sistemas interactivos
de conocer los procedimientos de bajo nivel de acceso a la información contextual, pero limitan su
interoperabilidad con otras aplicaciones y fuentes de información. Para solventar esta limitación
se hace imprescindible potenciar soluciones interoperables que permitan acceder a la información
del mundo real a través de procedimientos homogéneos.
Esta problemática coincide perfectamente con los escenarios de \Computación Ubicua" e
\Internet de las Cosas", donde se apunta a un futuro en el que los objetos que nos rodean serán
capaces de obtener información del entorno y comunicarla a otros objetos y personas. Los sistemas
interactivos, al ser capaces de obtener información de su entorno a través de la interacción con
el usuario, pueden tomar un papel especial en este escenario tanto como consumidores como
productores de información.
En esta Tesis se ha abordado la integración de ambos campos teniendo en cuenta este
escenario tecnológico. Para ello, en primer lugar se ha realizado un an álisis de las iniciativas
más importantes para la definición y diseño de sistemas interactivos, y de las principales
infraestructuras de suministro de información. Mediante este estudio se ha propuesto utilizar
el lenguaje SCXML del W3C para el diseño de los sistemas interactivos y el procesamiento de
los datos proporcionados por fuentes de contexto. Así, se ha reflejado cómo las capacidades
del lenguaje SCXML para combinar información de diferentes modalidades pueden también
utilizarse para procesar e integrar información contextual de diferentes fuentes heterogéneas,
y por consiguiente diseñar sistemas de interacción sensibles al contexto. Del mismo modo se
presenta a la iniciativa Sensor Web, y a su extensión semántica Semantic Sensor Web, como
una iniciativa idónea para permitir un acceso y suministro homogéneo de la información a los
sistemas interactivos sensibles al contexto.
Posteriormente se han analizado los retos que plantea la integración de ambos tipos de
iniciativas. Como resultado se ha conseguido establecer una serie de funcionalidades que son
necesarias implementar para llevar a cabo esta integración. Utilizando tecnologías que aportan una gran flexibilidad al proceso de implementación y que se apoyan en recomendaciones y
estándares actuales, se implementaron una serie de desarrollos experimentales que integraban las
funcionalidades identificadas anteriormente.
Finalmente, con el fin de validar nuestra propuesta, se realizaron un conjunto de experimentos
sobre un entorno de experimentación que simula el escenario de la conducción. En este escenario
un sistema interactivo se comunica con una extensión semántica de una plataforma basada en los
estándares de la Sensor Web para poder obtener información y publicar las observaciones que el
usuario realizaba al sistema. Los resultados obtenidos han demostrado la viabilidad de utilizar
el lenguaje SCXML para el diseño de sistemas interactivos sensibles al contexto que requieren
acceder a plataformas avanzadas de información para consumir y publicar información a la vez
que interaccionan con el usuario. Del mismo modo, se ha demostrado cómo la utilización de
tecnologías semánticas en los procesos de consulta y publicación de información puede facilitar la
reutilización de la información publicada en infraestructuras Sensor Web por cualquier tipo de
aplicación, y de este modo contribuir al futuro escenario de Internet de las Cosas.
ABSTRACT
In this Thesis, we have addressed the difficulties related to the development of context-aware
human-machine interaction systems. This issue is part of two research fields: interactive systems
and contextual information sources. Traditionally both fields have been integrated through
domain-specific vertical solutions that allow interactive systems to access contextual information
without having to deal with low-level procedures, but restricting their interoperability with
other applications and heterogeneous data sources. Thus, it is essential to boost the research
on interoperable solutions that provide access to real world information through homogeneous
procedures.
This issue perfectly matches with the scenarios of \Ubiquitous Computing" and \Internet of
Things", which point toward a future in which many objects around us will be able to acquire
meaningful information about the environment and communicate it to other objects and to
people. Since interactive systems are able to get information from their environment through
interaction with the user, they can play an important role in this scenario as they can both
consume real-world data and produce enriched information.
This Thesis deals with the integration of both fields considering this technological scenario. In
order to do this, we first carried out an analysis of the most important initiatives for the definition
and design of interactive systems, and the main infrastructures for providing information. Through
this study the use of the W3C SCXML language is proposed for both the design of interactive
systems and the processing of data provided by different context sources. Thus, this work has
shown how the SCXML capabilities for combining information from different modalities can
also be used to process and integrate contextual information from different heterogeneous sensor
sources, and therefore to develope context-aware interaction systems. Similarly, we present the
Sensor Web initiative, and its semantic extension Semantic Sensor Web, as an appropriate
initiative to allow uniform access and delivery of information to the context-aware interactive
systems.
Subsequently we have analyzed the challenges of integrating both types of initiatives: SCXML
and (Semantic) Sensor Web. As a result, we state a number of functionalities that are necessary
to implement in order to perform this integration. By using technologies that provide exibility
to the implementation process and are based on current recommendations and standards, we
implemented a series of experimental developments that integrate the identified functionalities. Finally, in order to validate our approach, we conducted different experiments with a testing
environment simulating a driving scenario. In this framework an interactive system can access
a semantic extension of a Telco plataform, based on the standards of the Sensor Web, to
acquire contextual information and publish observations that the user performed to the system.
The results showed the feasibility of using the SCXML language for designing context-aware
interactive systems that require access to advanced sensor platforms for consuming and publishing
information while interacting with the user. In the same way, it was shown how the use of semantic
technologies in the processes of querying and publication sensor data can assist in reusing and
sharing the information published by any application in Sensor Web infrastructures, and thus
contribute to realize the future scenario of \Internet of Things".
