This thesis deals with the problem of interaction with context-aware mobile applications in digitally augmented physical spaces. The term "mobile application" is used as an umbrella term for any piece of software that can run on a mobile device in order to support a human task. “Context-aware” refers to the ability of such applications to use information about the environment or the user to adapt their behaviour accordingly. A "physical hyperlink" is a mechanism that associates a physical object or point in space with digital information/service(s). The term “digitally augmented physical space” refers here to a physical space where digital information relevant to points or artefacts can be accessed (e.g. by means of physical hyperlinks). In the last two decades mobile devices and applications have developed tremendously. With them, on one hand new ways appeared to support human tasks and on the other hand new research challenges emerged. A key factor is the continuous change of environment and context of use. This is very different to a classic desktop computer application, in which the external environment is hardly changing, as the user and the computer do not change location during interaction. In the world of mobile computing the environment and the context of use are changing, at a faster rate. One of the most widely spread mobile devices, the mobile phone, evolved into a powerful mobile computing device. These advanced devices are now ubiquitously spread and already billions of people carry and use them daily. New services and uses are emerging with every step of evolution of this technology. However these rapidly emerging and evolving technologies and services result in a generally heterogeneous environment that affects user experience. The advances in mobile technology permitted devices to be equipped with sensors and hardware that allow on one hand the acquisition of information from the environment and on the other hand interaction with objects like physical hyperlinks, that permit direct access to information related to physical artefacts. In the frame of this thesis a conceptual framework (MobiAct framework) and a service oriented architecture (MobiAct architecture) have been defined. The MobiAct framework deals with the interaction with context-aware mobile applications in a digitally augmented physical space. The MobiAct framework has as a goal to identify the main concepts that come into play while interacting with context-aware applications in digitally augmented physical spaces. MobiAct architecture is an innovative solution for delivering context-aware mobile services in digitally augmented physical spaces. The MobiAct architecture has MobiAct framework as the underlying base. The architecture aims at enabling a uniform and consistent user experience across spaces and contexts and at facilitating the design and development of context-aware mobile services by providing ready functionality for common tasks. Finally a set of software architectural patterns relevant to designing mobile context-aware applications have been identified. These patterns provide a set of building blocks to facilitate the design and development of similar systems. The road towards designing MobiAct conceptual architecture and framework for interacting with context-aware mobile applications included the development and evaluation of several prototypes mainly targeted at public and semi-public environments. These prototypes contributed in a great degree towards exploring and studying context-aware mobile applications and interaction with digitally augmented physical spaces using physical hyperlinks and subsequently defining the requirements for the architecture. To avoid binding the architecture to capabilities of a certain platform, the prototypes involved different devices and platforms. The prototypes and applications developed included educational games and a guide for a museum, an application to support users of a library and a shopping assistant aimed at a supermarket environment. The findings of these efforts contributed in the definition of the MobiAct architecture that has been evaluated through a software architecture analysis method based on scenarios and discussions involving representative stakeholders as well as an evaluation team / Αυτή η διατριβή πραγματεύεται το πρόβλημα της αλληλεπίδρασης μεταξύ χρηστών και εφαρμογών φορητών συσκευών με επίγνωση του πλαισίου, σε ψηφιακά επαυξημένους φυσικούς χώρους. Ο όρος "εφαρμογή φορητής συσκευής", ή “φορητή εφαρμογή”, χρησιμοποιείται ως όρος που περικλείει κάθε λογισμικό που μπορεί να εκτελεστεί σε μια φορητή συσκευή έτσι ώστε να υποστηρίξει μια ανθρώπινη εργασία (task). Ο όρος "πλαισιογνωστικός" αναφέρεται στη δυνατότητα τέτοιων εφαρμογών να χρησιμοποιήσουν πληροφορίες σχετικές με το άμεσο περιβάλλον ή με το χρήστη ώστε να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά τους κατάλληλα. Ένας "φυσικός υπερσύνδεσμος" είναι ένας μηχανισμός που συσχετίζει ένα φυσικό αντικείμενο ή σημείο στο χώρο με ψηφιακή πληροφορία ή ψηφιακή υπηρεσία. Ο όρος "ψηφιακά επαυξημένος χώρος" αναφέρεται σε ένα φυσικό χώρο από όπου είναι προσβάσιμη ψηφιακή πληροφορία που σχετίζεται με σημεία ή αντικείμενα του χώρου (π.χ. μέσω φυσικών υπερσυνδέσμων). Τις τελευταίες δύο δεκαετίες οι φορητές συσκευές και εφαρμογές έχουν εξελιχθεί εντυπωσιακά. Μαζί τους εμφανίστηκαν νέοι τρόποι υποστήριξης ανθρώπινων εργασιών και παράλληλα παρουσιάστηκαν και νέα ερευνητικά προβλήματα. Ένας σημαντικός παράγοντας είναι η συνεχής αλλαγή του περιβάλλοντος στο οποίο γίνεται η χρήση και του πλαισίου επίγνωσης της χρήσης. Αυτό διαφέρει πολύ από τις κλασικές εφαρμογές υπολογιστών, όπου το εξωτερικό περιβάλλον αλλάζει ελάχιστα καθώς ο χρήστης και ο υπολογιστής δεν μεταβάλλουν τη θέση τους στη διάρκεια της αλληλεπίδρασης. Στον κόσμο των φορητών υπολογιστών το περιβάλλον και το πλαίσιο επίγνωσης αλλάζουν με γρηγορότερο ρυθμό. Μια από τις πιο ευρέως διαδεδομένες φορητές συσκευές, το κινητό τηλέφωνο, εξελίχθηκε σε μια ισχυρή φορητή υπολογιστική συσκευή. Αυτές οι εξελιγμένες συσκευές είναι σήμερα διάχυτες και δισεκατομμύρια ανθρώπων τις κουβαλούν και χρησιμοποιούν καθημερινά. Νέες υπηρεσίες και χρήσεις εμφανίζονται με κάθε βήμα εξέλιξης αυτής της τεχνολογίας. Ωστόσο αυτές οι ταχέως εμφανιζόμενες και εξελισσόμενες τεχνολογίες και υπηρεσίες καταλήγουν να δημιουργήσουν ένα γενικώς ετερογενές περιβάλλον, πράγμα το οποίο επηρεάζει την εμπειρία της χρήσης τους. Οι εξελίξεις στη φορητή τεχνολογία επέτρεψαν στις συσκευές αυτές να εξοπλισθούν με αισθητήρες και υλικό το οποίο επιτρέπει τη συλλογή πληροφοριών από το περιβάλλον και επίσης την αλληλεπίδραση με αντικείμενα όπως είναι οι φυσικοί υπερσύνδεσμοι, οι οποίοι επιτρέπουν την άμεση πρόσβαση σε πληροφορία που σχετίζεται με τα φυσικά αντικείμενα. Στο πλαίσιο αυτής της εργασίας ορίστηκε ένα εννοιολογικό πλαίσιο (πλαίσιο εργασίας MobiAct) και μια υπηρεσιοκεντρική αρχιτεκτονική (service oriented architecture) (αρχιτεκτονική MobiAct). Το πλαίσιο εργασίας MobiAct αφορά την αλληλεπίδραση με πλαισιογνωστικές φορητές εφαρμογές σε ψυφιακά επαυξημένους φυσικούς χώρους. Η αρχιτεκτονική MobiAct έχει ως στόχο τον εντοπισμό των βασικών σημείων της αλληλεπίδρασης με πλαισιογνωστικές εφαρμογές σε ψηφιακά επαυξημένους φυσικούς χώρους. Η αρχιτεκτονική MobiAct είναι μια πρωτοποριακή λύση για την παροχή πλαισιογνωστικών υπηρεσιών σε ψηφιακά επαυξημένους φυσικούς χώρους. Η βάση της αρχιτεκονικής MobiAct είναι το πλαίσιο εργασίας MobiAct. Η αρχιτεκτονική στοχεύει στην πραγμάτωση μιας ομοιόμορφης και συνεπούς εμπειρίας χρήστη διαμπάξ σε διάφορους φυσικούς χώρους και πλαίσια επίγνωσης και στη διευκόλυνση της ανάπτυξης πλαισιογνωστικών φορητών υπηρεσιών (μέσω της παροχής λειτουργικότητας για εργασίες που επαναλαμβάνονται συχνά). Τέλος έχει εντοπιστεί ένα σύνολο αρχιτεκτονικών προτύπων για το σχεδιασμό φορητών πλαισιογνωστικών εφαρμογών. Αυτά τα πρότυπα συγκροτούν μια ομάδα καλουπιών που διευκολύνουν το σχεδιασμό και την ανάπτυξη παρεμφερών συστημάτων. Η πορεία προς το σχεδιασμό του πλαισίου και της αρχιτεκτονικής MobiAct για την αλληλεπίδραση με φορητές πλαισιογνωστικές εφαρμογές συμπεριέλαβε το σχεδιασμό και την ανάπτυξη αρκετών πρωτοτύπων τα οποία στόχευαν κυρίως σε δημόσια ή ημι-δημόσια περιβάλλοντα. Αυτά τα πρωτότυπα συνέβαλαν σε μεγάλο βαθμό στην εξερεύνηση και στη μελέτη των πλαισιογνωστικών φορητών εφαρμογών και της αλληλεπίδρασης με ψηφιακά επαυξημένους φυσικούς χώρους μέσω φυσικών υπερσυνδέσμων και τελικά στον ορισμό των απαιτήσεων για την αρχιτεκτονική. Για την αποφυγή της υπερβολικής συσχέτισης της αρχιτεκτονικής με τις δυνατότητες μιας συγκεκριμένης πλατφόρμας, τα πρωτότυπα συμπεριέλαβαν διάφορες συσκευές και πλατφόρμες. Τα πρωτότυπα και οι εφαρμογές που αναπτύχθηκαν περιλαμβάνουν εκπαιδευτικές εφαρμογές και έναν πλοηγό για ένα μουσείο, μια εφαρμογή για την υποστήριξη των επισκεπτών μιας βιβλιοθήκης καθώς και έναν βοηθό αγορών σε περιβάλλον σούπερ μάρκετ. Τα ευρήματα αυτών των προσπαθειών συνέβαλλαν στον ορισμό της αρχιτεκτονικής MobiAct η οποία αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας μια μεθοδολογία ανάλυσης αρχιτεκτονικών λογισμικού που βασίζεται σε σενάρια και συζητήσεις με αντιπροσωπευτικούς συμμετόχους καθώς και με μια ομάδα αξιολόγησης.

Το mHealth, η χρήση δηλαδή φορητών τεχνολογιών για την βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας, είναι σήμερα ένα από τα πιο ταχέως αναπτυσσόμενα πεδία της ηλεκτρονικής υγείας (eHealth). Ο αριθμός των επαγγελματιών υγείας που υιοθετούν έξυπνα κινητά τηλέφωνα (smartphones) για την εκτέλεση πληθώρας λειτουργιών αυξάνεται συνεχώς, εξαιτίας των δυνατοτήτων και της φορητότητας που αυτά παρέχουν. Ταυτόχρονα, τα σφάλματα στη φαρμακευτική αγωγή είναι από τα πιο συνηθισμένα ιατρικά λάθη με επιπτώσεις τόσο στην υγεία του ασθενούς όσο και στις δαπάνες στην υγεία. Η χορήγηση φαρμάκων είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, καθώς απαιτεί από τον ειδικό της υγείας την ανάλυση πληθώρας παραγόντων και την ανάκτηση, επεξεργασία και διαχείριση μεγάλου όγκου πληροφορίας. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η χρήση τεχνολογιών πληροφορικής για την υποβοήθηση των επαγγελματιών υγείας στη λήψη αποφάσεων κατά τη συνταγογράφηση, μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των σφαλμάτων φαρμακευτικής αγωγής. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προχωρήσαμε στη διερεύνηση και αξιολόγηση των σημαντικότερων εφαρμογών έξυπνων κινητών συσκευών για το φάρμακο, με στόχο την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες που ενσωματώνουν. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας ήταν η απουσία αντίστοιχης εφαρμογής για τα φάρμακα που είναι εγκεκριμένα από τον Εθνικό Οργανισμό Φαρμάκων (ΕΟΦ). Ως εκ τούτου, προχωρήσαμε στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη εφαρμογής για τον έλεγχο ασυμβασιών μεταξύ φαρμάκων, η οποία παρέχει επιπλέον τη δυνατότητα προβολής πληροφοριών συνταγολογίου για τα φάρμακα του ΕΟΦ. Ο σχεδιασμός της εφαρμογής έγινε λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες και τις απαιτήσεις μελλοντικών χρηστών, όπως οι επαγγελματίες υγείας και οι ασθενείς, προκειμένου να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα και η ευχρηστία της. Η εν λόγω εφαρμογή προορίζεται για έξυπνες κινητές συσκευές που διαθέτουν λειτουργικό σύστημα Android, ενώ η πληροφορία που ενσωματώνει βασίζεται αποκλειστικά στο εθνικό συνταγολόγιο του ΕΟΦ. / Mobile Health or mHealth, namely the use of mobile and wireless technologies in order to improve health services and achieve health goals, is today one of the most rapidly expanding fields of electronic health (eHealth). The number of health professionals that adopt smartphones to perform multiple tasks, during their everyday medical practice, is increasing constantly. This is due to the fact that smartphones provide advanced computing capabilities and high portability. Simultaneously, medication errors are among the most common medical errors which have negative impact both for the health of the patient and the expenditure on health sector. Drug prescribing is quite a complex procedure, considering the fact that requires the health expert to analyze multiple factors and retrieve, process, manage and digest large volume of information. According to the literature, the use of information technologies to assist health professionals in decision-making when prescribing drugs, can contribute significantly to the reduction of medication errors. In the context of our work, we explored and evaluated the major smartphone applications for drugs, aiming to the extraction of useful conclusions about the features and functions that they incorporate. One of the research key findings was the absence of a corresponding application for the drugs that are approved by the National Drug Organization of Greece. Therefore, we design and develop an application for checking drug-drug interactions which additionally provides the ability to view national formulary information about drugs. The analysis and design of the application was implemented in collaboration with future users, such as health professionals and patients, in order to ensure that will meet their needs and requirements and at the same time will remain user friendly. This application is intended for Android smart mobile devices (e.g. smartphones, tablet PCs) and the information that integrates is solely based on the national formulary of the National Drug Organization of Greece.

Οι εφαρμογές παγκόσμιου ιστού προσφέρουν ολοένα και περισσότερες, με υψηλό βαθμό πολυπλοκότητας υπηρεσίες, σε σχέση με τους πρώτους ιστότοπους που χρησιμοποιούνταν απλά και μόνο για την προβολή πληροφοριών. Λόγω της ολοένα αυξανόμενης πολυπλοκότητας των εφαρμογών αυτών, ο σχεδιασμός, η ανάπτυξη κι η συντηρησιμότητα μιας εφαρμογής παγκόσμιου ιστού αποτελεί πλέον μια πολυσύνθετη διαδικασία την οποία καλείται να αντιμετωπίσει ο σχεδιαστής εφαρμογών παγκόσμιου ιστού. Η δουλειά του σχεδιαστή μπορεί να απλοποιηθεί με την επαναχρησιμοποίηση της εμπειρίας άλλων σχεδιαστών εφαρμογών παγκόσμιου ιστού. Η επαναχρησιμοποίηση της εμπειρίας αυτής γίνεται με χρήση σχεδιαστικών προτύπων που ορίζονται από πεπειραμένους σχεδιαστές. Αν κατά το σχεδιασμό μιας εφαρμογής χρησιμοποιηθεί κάποια μέθοδος μοντελοποίησης σε συνδυασμό με ένα σύνολο σχεδιαστικών προτύπων, η τελική εφαρμογή θα είναι πιο αποδοτική και ποιοτική. Την ίδια χρονική στιγμή η χρήση φορητών συσκευών (κινητά τηλέφωνα, pda) έχει αυξηθεί σε πολύ μεγάλο βαθμό και όλο και μεγαλύτερο είναι το ποσοστό των συσκευών που διαθέτει και σύνδεση δεδομένων με αποτέλεσμα να επιτυγχάνεται εύκολα η σύνδεση στο διαδίκτυο από την φορητή συσκευή. Το πρόβλημα που παρουσιάζεται είναι ότι σχεδόν το σύνολο από τις ιστοσελίδες έχουν δημιουργηθεί για να προβάλλονται σε πλοηγούς (browsers) σε προσωπικούς υπολογιστές που κατά κανόνα έχουν πολύ μεγαλύτερα μέσα προβολής (οθόνες) σε σχέση με τις φορητές συσκευές. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας μελετούνται οι μέθοδοι μοντελοποίησης που έχουν προταθεί από την ερευνητική κοινότητα και τα σχεδιαστικά πρότυπα που έχουν οριστεί καθώς και οι τεχνικές αποτελεσματικής σχεδίασης εφαρμογών διαδικτύου για φορητές συσκευές (τεχνικές αντιστροφής μηχανίκευσης, μετασχηματισμός μοντέλου για προβολή σε φορητές συσκευές, αυτόματη παραγωγή εφαρμογής παγκοσμίου ιστού από το μοντέλο). / Web Applications provide many services and they are not used just to display content, as it was the case for the first web sites. Due to the growing complexity of these applications, the design, development and maintenance of web applications has become a complex process that the software architect has to face. The job of the software architect can be simplified by reusing the experience of others developers/ designers/ software architects. This reuse is achieved by means of design patterns that have been defined by experts. If, we make use of a modeling method in combination with design patterns when designing a web application, the final result will be more efficient and qualitative. At the same time the use of portable devices (mobile phones, pda) has grown enormously. The percentage of available devices with data connection available is increasing. As a result, it is easy to connect to Internet from a portable device. As part of this thesis, we study the modeling methods and the and design standards proposed by the research community. Moreover we study the methods for designing effectively information systems for the support of mobile applications (reverse engineering, transformation model for viewing on mobile devices, auto generate web applications based on model etc).

Το mHealth, η χρήση δηλαδή φορητών τεχνολογιών για την βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας, είναι σήμερα ένα από τα πιο ταχέως αναπτυσσόμενα πεδία της ηλεκτρονικής υγείας (eHealth). Ο αριθμός των επαγγελματιών υγείας που υιοθετούν έξυπνα κινητά τηλέφωνα (smartphones) για την εκτέλεση πληθώρας λειτουργιών αυξάνεται συνεχώς, εξαιτίας των δυνατοτήτων και της φορητότητας που αυτά παρέχουν. Ταυτόχρονα, τα σφάλματα στη φαρμακευτική αγωγή είναι από τα πιο συνηθισμένα ιατρικά λάθη με επιπτώσεις τόσο στην υγεία του ασθενούς όσο και στις δαπάνες στην υγεία. Η χορήγηση φαρμάκων είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, καθώς απαιτεί από τον ειδικό της υγείας την ανάλυση πληθώρας παραγόντων και την ανάκτηση, επεξεργασία και διαχείριση μεγάλου όγκου πληροφορίας. Σύμφωνα με τη βιβλιογραφία, η χρήση τεχνολογιών πληροφορικής για την υποβοήθηση των επαγγελματιών υγείας στη λήψη αποφάσεων κατά τη συνταγογράφηση, μπορεί να συμβάλει σημαντικά στη μείωση των σφαλμάτων φαρμακευτικής αγωγής. Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, προχωρήσαμε στη διερεύνηση και αξιολόγηση των σημαντικότερων εφαρμογών έξυπνων κινητών συσκευών για το φάρμακο, με στόχο την εξαγωγή χρήσιμων συμπερασμάτων για τα χαρακτηριστικά και τις λειτουργίες που ενσωματώνουν. Ένα από τα βασικά συμπεράσματα της έρευνας ήταν η απουσία αντίστοιχης εφαρμογής για τα φάρμακα που είναι εγκεκριμένα από τον Εθνικό Οργανισμό Φαρμάκων (ΕΟΦ). Ως εκ τούτου, προχωρήσαμε στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη εφαρμογής για τον έλεγχο ασυμβασιών μεταξύ φαρμάκων, η οποία παρέχει επιπλέον τη δυνατότητα προβολής πληροφοριών συνταγολογίου για τα φάρμακα του ΕΟΦ. Ο σχεδιασμός της εφαρμογής έγινε λαμβάνοντας υπόψη τις ανάγκες και τις απαιτήσεις μελλοντικών χρηστών, όπως οι επαγγελματίες υγείας και οι ασθενείς, προκειμένου να διασφαλιστεί η λειτουργικότητα και η ευχρηστία της. Η εν λόγω εφαρμογή προορίζεται για έξυπνες κινητές συσκευές που διαθέτουν λειτουργικό σύστημα Android, ενώ η πληροφορία που ενσωματώνει βασίζεται αποκλειστικά στο εθνικό συνταγολόγιο του ΕΟΦ. / Mobile Health or mHealth, namely the use of mobile and wireless technologies in order to improve health services and achieve health goals, is today one of the most rapidly expanding fields of electronic health (eHealth). The number of health professionals that adopt smartphones to perform multiple tasks, during their everyday medical practice, is increasing constantly. This is due to the fact that smartphones provide advanced computing capabilities and high portability. Simultaneously, medication errors are among the most common medical errors which have negative impact both for the health of the patient and the expenditure on health sector. Drug prescribing is quite a complex procedure, considering the fact that requires the health expert to analyze multiple factors and retrieve, process, manage and digest large volume of information. According to the literature, the use of information technologies to assist health professionals in decision-making when prescribing drugs, can contribute significantly to the reduction of medication errors. In the context of our work, we explored and evaluated the major smartphone applications for drugs, aiming to the extraction of useful conclusions about the features and functions that they incorporate. One of the research key findings was the absence of a corresponding application for the drugs that are approved by the National Drug Organization of Greece. Therefore, we design and develop an application for checking drug-drug interactions which additionally provides the ability to view national formulary information about drugs. The analysis and design of the application was implemented in collaboration with future users, such as health professionals and patients, in order to ensure that will meet their needs and requirements and at the same time will remain user friendly. This application is intended for Android smart mobile devices (e.g. smartphones, tablet PCs) and the information that integrates is solely based on the national formulary of the National Drug Organization of Greece.