<p><p>Context represents any information regarding the situation of entities, being these a person, place or object that is considered relevant to the interaction between a user and an application.</p><p><p>The results obtained permits an user to save context information attached to a picture in a database, as well as retrieve pictures from that database and show it in a web interface with its context information associated. The web interface also allows the user to perform searches by using different criteria, so only the pictures that matches with that criteria will be shown.</p></p></p> / Final Degree Project - Thesis

The purpose of this study was to examine a ubiquitous/pervasive computing initiative from a Community of Practice perspective. It sought to understand how faculty fit technology use into the already paramount goals they had for their students learning, and how that technology’s role became a part of that essential domain. Furthermore, it sought to determine the extent to which a community of practice emerged around the use of technology as a central practice. Using case study methodology with mixed-methods data collection strategies, this study explored practice among faculty participating in a ubiquitous laptop initiative within a pre-kindergarten through fourth-grade teacher preparation program. This program was part of a college of education in a major research university in the southern United States. Doing so involved an examination of the roles of participants, primarily faculty, in the community or communities to identify the primary domains of concern, and to determine to what extent the use of laptops in the classroom has itself become a practice around which a community has emerged. Findings from this study suggested that instructors were, to varying extents, involved in an emerging community of practice that included the use of technology, specifically laptops, to enhance the development of elementary school teachers. This community of practice was heavily dependent upon infrastructure provided by the administration of the college and the ubiquitous laptop initiative. At the same time, these instructors were less involved with a domain that included teaching teachers to use technology, or Technological Pedagogical Content Knowledge (Mishra & Koehler, 2006). / text

In the future, computers will be virtually everywhere: carried by everyone and integrated into the environment. The increased computation and communication capabilities will enable intelligent environments that react to occupants through automated decision-making. Devices (sensors and actuators) are the key to making intelligent environments a reality. We believe that devices must be made more approachable for average users. Existing approaches to application development for intelligent environments require detailed knowledge about devices and their low-leveling programming interfaces, which greatly limits the number of potential users. Instead of limiting users, we must enable everyone to program the devices around them. Intelligent environments will not be commonplace until average people can set up and manage the hardware and software necessary for their personalized applications. In simplifying the programming of intelligent environments, we first made sensors and actuators accessible to average programmers then extended our work to end-users. We term the former contribution Sensor Enablement for Average Programmers (SEAP); the latter work is Sensor Enablement for End-Users (SEEU). In our experience, devices’ disparate, niche programming languages and communication protocols presented great difficulty in developing intelligent environments. To ease the development effort for average programmers, we abstracted and standardized complex sensor and actuator interactions, allowing users to instead think in terms of well-understood web applications. Users have said that SEAP is easy-to-use and exciting. But what about average people, end-users? We found that end-users are incredibly interested in intelligent environments. By engaging end-users we can create intelligent environments even faster and allow domain experts to tailor their environment. This dissertation’s second contribution, Sensor Enablement for End-Users (SEEU) provides a visual programming interface that allows users to create personalized automated behaviors given available devices and data. We performed several user studies to uncover people’s desires for intelligent environments and determine the best interface for managing an intelligent environment. SEEU combines an intuitive interface with the power and flexibility of SEAP. SEEU is a usable end-user programming framework that allows average people to create useful applications for their intelligent environments. With SEEU and SEAP, we simplified the development of intelligent environments, reducing barriers to adoption of emerging sensing and actuation technologies. We demonstrated the feasability with a series of user studies. / text

Depuis la dernière décennie, les outils technologiques et informatiques ont connu un essor considérable dans plusieurs sphères d’activité de la société. L’éducation n’y a pas échappé, et le ministère de l’Éducation, du Loisir et du Sport (MELS) en a d’ailleurs fait une compétence transversale dans le cadre du Programme de formation de l’école québécoise. L’intégration des TIC s’est faite à travers différents moyens, à commencer par les laboratoires informatiques, les ordinateurs à même la salle de classe et, plus récemment, par l’introduction de projets portables où chaque élève et l’enseignant disposent de leur propre ordinateur. Afin d’être mené à terme, ce projet de recherche a été inscrit dans un projet à plus grande échelle, soit celui d’une recherche financée par le Conseil de recherches en sciences humaines du Canada (CRSH), qui a pour objectif d'analyser les obstacles auxquels font face les enseignants dans l'intégration des technologies à l'école. Le présent projet s'est quant à lui attardé plus spécifiquement aux défis technologiques et pédagogiques inhérents aux projets portables. L’étude s'est déroulée en milieu défavorisé, dans une école primaire montréalaise. Une telle intégration demande une planification rigoureuse et un suivi continu afin d’assurer le succès du projet. De plus, il est évident que ce type de projet pose aussi des défis technologiques et pédagogiques particuliers pour les enseignants. À ce sujet, trois catégories de facteurs qui peuvent avoir un impact sur la réussite des projets portables ont été relevées, soit : les facteurs personnels (internes à l’enseignant), les facteurs relatifs au travail (contexte d'enseignement, pratiques pédagogiques, etc.), ainsi que les facteurs relatifs au matériel et à l’infrastructure. À l’intérieur de ce mémoire, différents concepts, dimensions et indicateurs sont donc explicités et mis en relation afin de mieux comprendre les défis technologiques et pédagogiques qui peuvent survenir dans le cadre de la mise en oeuvre de projets portables. Trois enseignantes rattachées à autant de groupes d’élèves ont accepté de participer à une entrevue individuelle et de répondre à un questionnaire. Les échanges par courriel ont aussi été analysés. L'ensemble des données recueillies ont fait l'objet d'analyses qualitatives. Les analyses ont montré que la catégorie de facteurs citée la plus fréquemment était celle des facteurs relatifs au travail avec une forte majorité. Des défis ont toutefois été identifiés pour toutes les dimensions. / During the past decade, the presence of ICT and technology in general has increased significantly in many areas of society. Education was no exception, and MELS has even created a transversal competency for that matter under the Programme de formation de l'école québécoise. ICT integration was made through various means, including computer labs, computers in the classroom and, more recently, by the introduction of ubiquitous computing projects, in which each student and the teacher have their own computer. In order to complete this research project successfully, it has been included within a broader project subsidized by the Social Sciences and Humanities Research Council of Canada. This project is taking place in a disadvantaged community elementary school of Montreal. Ubiquitous computing asks for rigourous planning and ongoing follow-up by teachers, administrative and IT staff. Moreover, such a project obviously presents some technical and pedagogical challenges for teachers. Regarding this matter, three major categories of factors that can impact success of ubiquitous computing projects in education were identified. Those categories can be described as follows : factors that are internal to the teacher (personal matter), factors that are related to work, as well as factors related to infrastructure and equipment. Several concepts, dimensions and indicators are explained in this paper and correlated in order to better understand the challenges that can arise in such projects. Regarding the methodoly used in this research, three teachers accepted to participate in individual interviews, and also answered an online questionnaire. Furthermore, the e-mails exchanged between the research group and the teachers were also analyzed. All data coming from those three sources was subject to a qualitative analysis. The data analysis showed that the dominating category of factors was the one with factors related to work, by a vast majority. Challenges, however, were identified for all dimensions and categories.

To provide users with personalized adaptive services only using the accessible computing resources in a cloud environment, context aware applications need to assimilate both the accessed and derived context, i.e. a combination of more than one sensed data and information in the environment. Context data dependency, dependency that arises between the context data producer and consumer, may get introduced in a system due to numerous reasons. But as the number of context dependencies for a service increases, the more complex the system becomes to manage. The thesis addresses issues of how to identify context dependencies, represent such context dependencies and then reduce them in a system. In the first part of the thesis, we present two efficient approaches to determine context dependency relations among various services in ubiquitous computing environment to help better analyse the pervasive services. One approach is based on graph theory, and we have used the topological sort to determine the context dependencies. The second approach is based on solving constraint networks which determines whether an entity is affected when the state of a certain other entity has its state changed, i.e. determining the dynamic nature of context dependency. In the second part of the thesis, we present a mode for representation of context dependencies within a system. Our model that represents context dependencies is based on set theory and first-order predicate logic. The context dependency representation model also represents alternative sources for context acquisition that can be utilized in a case in which the preferred context producers are not available to service the desired context to the relevant context consumer any more. Further, we try to reduce the context dependencies by presenting the idea of profile context, which is based on the proposal of an open framework for context acquisition, management and distribution. This heuristic approach is based on the idea of utilizing mobile nodes in an ad hoc overlay network with more resources than the context producer itself to store various contextual information under the banner of profile context, and further, provide profile context instead of each context individually based on the queries the nodes receive from the context consumers. Bringing together the context information and context updates from various sources, support for context aware decisions can be implemented efficiently in a mobile environment by addressing the issues of context dependency using profile context

Le déploiement de logiciels répartis dans des environnements à grande échelle et ouverts (tels les systèmes ubiquitaires, les systèmes mobiles et les systèmes P2P) est une problématique actuelle ouverte. Ces environnements sont distribués, hétérogènes et peuvent être de nature instable (dotés d'une topologie dynamique du réseau). Le déploiement dans ces environnements met en jeu un très grand nombre de machines, de liens réseau ainsi qu'un ensemble de contraintes de déploiement. Quelques solutions de déploiement existent aujourd'hui, mais ne sont exploitables que dans le cadre d'architectures figées et fiables. Dans la plupart des solutions, une personne en charge du déploiement doit décrire plus ou moins manuellement la topologie. En outre, la majorité de ces outils ne prennent pas en compte les problèmes dûs à la variabilité de la qualité de service du réseau, aux pannes des hôtes, aux défaillances des liens du réseau ou encore aux changements dynamiques de topologie, qui caractérisent les environnements ouverts. Dans ce mémoire, nous présentons les motivations de la réalisation d'une infrastructure de déploiement logiciel autonomique et les exigences sous-jacentes d'une telle plate-forme. Nous présentons un état de l'art du déploiement logiciel que nous analysons au regard du contexte visé. Ensuite, nous présentons notre contribution pour le déploiement autonomique. Notre proposition s'appuie sur une combinaison de technologies (composants logiciels, agents mobiles adaptables, intergiciel, langage dédié). Nous proposons j-ASD, un intergiciel qui exploite la complémentarité de ces technologies pour réaliser un déploiement logiciel autonomique. Le processus de déploiement contient trois étapes : description des contraintes de déploiement, résolution, et déploiement autonomique. Pour la première étape, nous avons défini un langage dédié (DSL) comme langage de haut niveau pour exprimer des contraintes de déploiement. Pour la deuxième, nous avons conçu une infrastructure répartie pour collecter les propriétés des sites cibles, ce qui permet de résoudre les contraintes de déploiement. Pour la troisième étape, nous proposons un intergiciel à base d'agents mobiles pour la réalisation et la supervision du déploiement autonomique. Enfin, nous donnons les éléments de conception du prototype que nous avons implémenté, ainsi que les résultats de certaines expérimentations pour montrer la validité de notre approche

Smart homes are residences equipped with information and communication technologies that anticipate and respond to the needs of the occupants. Despite the numerous research and industrial efforts, today only few expensive smart homes have been built and sold. The reason behind this slow uptake is the technology-driven approach characterizing existing solutions. The doctoral Thesis aims at demonstrating that a smart home can provide functionalities designed with a user-centered approach, taking into account ergonomic considerations about domestic activity and human cognition. This is achieved in collaboration with cognitive ergonomists, which help "minding the gap" between human context and machine-understandable context. Using off-the-shelf and lightweight instrumentation (also minimizing privacy concerns), extending existing context modeling, reasoning and management tools and following the Ubiquitous Computing principles, the doctoral work led to the following achievements: (i) the inter-disciplinary design of suitable functionalities, in collaboration with cognitive ergonomists; (ii) the design of a context-aware system that captures and reasons about uncertain contextual information in a distributed fashion; (ii) the realization of a working prototype that demonstrates the provision of energy-saving and comfort-preserving functionalities.

L'évolution des systèmes pendant leur vie opérationnelle est incontournable. Les systèmes sûrs de fonctionnement doivent évoluer pour s'adapter à des changements comme la confrontation à de nouveaux types de fautes ou la perte de ressources. L'ajout de cette dimension évolutive à la fiabilité conduit à la notion de résilience informatique. Parmi les différents aspects de la résilience, nous nous concentrons sur l'adaptativité. La sûreté de fonctionnement informatique est basée sur plusieurs moyens, dont la tolérance aux fautes à l'exécution, où l'on attache des mécanismes spécifiques (Fault Tolerance Mechanisms, FTMs) à l'application. A ce titre, l'adaptation des FTMs à l'exécution s'avère un défi pour développer des systèmes résilients. Dans la plupart des travaux de recherche existants, l'adaptation des FTMs à l'exécution est réalisée de manière préprogrammée ou se limite à faire varier quelques paramètres. Tous les FTMs envisageables doivent être connus dès le design du système et déployés et attachés à l'application dès le début. Pourtant, les changements ont des origines variées et, donc, vouloir équiper un système pour le pire scénario est impossible. Selon les observations pendant la vie opérationnelle, de nouveaux FTMs peuvent être développés hors-ligne, mais intégrés pendant l'exécution. On dénote cette capacité comme adaptation agile, par opposition à l'adaptation préprogrammée. Dans cette thèse, nous présentons une approche pour développer des systèmes sûrs de fonctionnement flexibles dont les FTMs peuvent s'adapter à l'exécution de manière agile par des modifications à grain fin pour minimiser l'impact sur l'architecture initiale. D'abord, nous proposons une classification d'un ensemble de FTMs existants basée sur des critères comme le modèle de faute, les caractéristiques de l'application et les ressources nécessaires. Ensuite, nous analysons ces FTMs et extrayons un schéma d'exécution générique identifiant leurs parties communes et leurs points de variabilité. Après, nous démontrons les bénéfices apportés par les outils et les concepts issus du domaine du génie logiciel, comme les intergiciels réflexifs à base de composants, pour développer une librairie de FTMs adaptatifs à grain fin. Nous évaluons l'agilité de l'approche et illustrons son utilité à travers deux exemples d'intégration : premièrement, dans un processus de développement dirigé par le design pour les systèmes ubiquitaires et, deuxièmement, dans un environnement pour le développement d'applications pour des réseaux de capteurs.

Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'intelligence ambiante (Ambient Intelligence - AMI). Les systèmes d'intelligence ambiante sont des systèmes interactifs composés de plusieurs éléments hétérogènes. D'un point de vue matériel, les composants de ces systèmes peuvent être divisés en deux catégories principales : les capteurs, que le système utilise pour observer son environnement, et les effecteurs, à travers lesquels le système agit sur son environnement afin d'exécuter des tâches spécifiques. D'un point de vue fonctionnel, l'objectif des systèmes d'intelligence ambiante est d'activer certains effecteurs, sur la base des mesures réalisées par des capteurs. Toutefois, les capteurs et les effecteurs peuvent subir des défaillances. Notre motivation dans cette thèse est de munir les systèmes ambiants de capacités d'auto-détection des pannes, pour leur permettre de vérifier de manière autonome si les actions prévues ont été effectuées correctement par les effecteurs. Pour résoudre ce problème, on pourrait appliquer des techniques classiques en automatique, et ainsi prédéterminer des boucles de régulation ad-hoc utilisant les capteurs disponibles. Cependant, une particularité des systèmes ambiants est leur ouverture : les ressources physiques (principalement les capteurs et effecteurs) ne sont pas nécessairement connues au moment de la conception, mais elles sont plutôt découvertes dynamiquement lors de l'exécution. En conséquence, ces boucles de régulation ne peuvent pas être établies à l'avance. Nous proposons une nouvelle approche dans laquelle la stratégie de détection de défaillances dans un système ambiant est déterminée dynamiquement lors de l'exécution. Pour cela, les couplages entre capteurs et effecteurs ne sont pas déterminés par le concepteur du système, mais déduits automatiquement lors de l'exécution. Ceci est rendu possible par la modélisation des caractéristiques des capteurs, des effecteurs, ainsi que des phénomènes physiques (que nous appelons effets) qui sont attendus dans l'environnement ambiant quand une action donnée est effectuée par un effecteur. Ces effets sont utilisés lors du fonctionnement du système pour lier les effecteurs (produisant les effets) avec les capteurs correspondants (détectant les effets). Nous introduisons une plateforme de détection des pannes qui génère à l'exécution un modèle de prédiction des valeurs attendues sur les capteurs. Ce modèle, de nature hétérogène (il mêle flots de données et automates finis) est exécuté par un outil adapté (ModHel'X) de façon à fournir les valeurs attendues à chaque instant. Notre plateforme compare alors ces valeurs avec les valeurs réellement mesurées de façon à détecter les défaillances.

L'habitat intelligent est l'objet de nombreux travaux de recherche. Il permet d'assister des personnes âgées ou handicapées, d'améliorer le confort, la sécurité ou encore d'économiser de l'énergie. Aujourd'hui, l'informatique ubiquitaire se développe et s'intègre dans l'habitat intelligent notamment en apportant la sensibilité au contexte. Malheureusement, comprendre ce qui se passe dans une maison n'est pas toujours facile. Dans cette thèse, nous explicitons comment le contexte peut permettre de déployer des services adaptés aux activités et aux besoins des habitants. La compréhension du contexte passe par l'installation de capteurs mais aussi par l'abstraction des données brutes en données intelligibles facilement exploitables par des humains et des services. Nous mettons en avant une architecture multi-couches de fusion de données permettant d'obtenir des données contextuelles de niveaux d'abstraction différents. La mise en place des couches basses y est présentée en détail avec l'application de la théorie des fonctions de croyance pour l'abstraction de données brutes issues de capteurs. Enfin, sont présentés le déploiement d'un prototype nous ayant permis de valider notre approche, ainsi que les services déployés.