Este trabalho apresenta uma proposta de infra-estrutura de software sensível ao contexto para a computação ubíqua (ubicomp) denominada Continuum. A área de ubicomp, também chamada de computação pervasiva, pressupõe uma forte integração com o mundo real, com foco no usuário e na manutenção de alta transparência. Para o desenvolvimento de aplicativos nesse cenário, é necessária uma infra-estrutura de software adequada. A infra-estrutura projetada é baseada no padrão da arquitetura orientada a serviços (service-oriented architecture ou SOA), fazendo uso de framework e middleware, e empregando uma redefinição da semântica siga-me. Nessa visão redefinida, os usuários podem ir para qualquer lugar carregando os dados e os aplicativos que desejam, os quais podem ser usados de forma imperceptível e integrada com o mundo real (seamless integration). O foco particular desse trabalho é sensibilidade ao contexto: a percepção de características relacionadas aos usuários e ao entorno. No trabalho são considerados os recursos disponíveis no ambiente e é mantida a história dos dados de contexto. Além disso, é proposta a representação do contexto para promover raciocínio e compartilhamento de conhecimento, empregando uma ontologia. Dessa forma, contexto é representado de uma maneira formal e bastante expressiva, diferente de muitas soluções existentes hoje em dia que ainda usam modelos de representação ad hoc. Esta tese está então na interseção destas três áreas principais: infra-estrutura de software para ubicomp, sensibilidade ao contexto e ontologias. No desenvolvimento desta tese, também examina-se o campo da computação ubíqua, e sugere-se um modelo de arquitetura geral que enfrente esses desafios fundamentais. Baseado nos requisitos estabelecidos para esse modelo, propõe-se um conjunto de serviços para o Continuum. Os serviços são projetados considerando o trabalho previamente desenvolvido pelo nosso grupo de pesquisa, mais especificamente o projeto ISAM, e particularmente o middleware EXEHDA. A proposta estende esses projetos, adicionando aspectos que não haviam sido considerados no momento do seu desenvolvimento. Particularmente, o suporte a sensibilidade de contexto é melhorado com a proposta de uma ontologia para a formalização da informação de contexto. Algumas análises, usando a metodologia de estudo de caso, foram conduzidas para apreciar as principais proposições da tese. Baseado nessas avaliações, foram apresentadas algumas lições aprendidas e traçada a conclusão do trabalho. Como resultado, Continuum é uma infra-estrutura de software que endereça muitos aspectos da computação ubíqua, integrando imperceptivelmente diferentes desafios. / The present work is a proposal of a context-aware software infrastructure for ubiquitous computing (ubicomp) named Continuum. The ubicomp area, also called pervasive computing, presupposes a strong integration with the real world, with focus on the user and on keeping high transparency. For the development of applications in this scenario, we need an adequate software infrastructure. The infrastructure designed in this work is based on service-oriented architecture (SOA), making use of framework and middleware, and employing a redefinition of follow-me semantics. In this redefined vision, users can go anywhere carrying the data and application they want, which they can use in a seamlessly integrated fashion with the real world. The specific focus of our work is context awareness: the perception of characteristics related to users and surroundings. We consider the resources available in the environment and keep a history of context data. Furthermore, we propose the representation of context to promote reasoning and knowledge sharing, using ontology. In this way, context is represented in a considerably expressive, formal approach, different from many solutions that exist today, which still use ad hoc representations models. Our work is then at the intersection of these three main areas: software infrastructures for ubicomp, context awareness, and ontologies. In the development of this thesis, we also survey the field of ubiquitous computing, suggesting a general architectural model to deal with its fundamental challenges. Based on the established requirements for this model, we propose a set of services for Continuum. The services are designed considering the previous works developed by our research group, namely ISAM (Infra-estrutura de Suporte às Aplicações Móveis – Mobile Applications Support Infrastructure), and particularly the middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications). We further extend these projects, by adding aspects to them that had not been considered at the time of their development. Particularly, we improve context awareness support, proposing an ontology for the formalization of context information. We have conducted some analysis, using case study methodology, to evaluate the main propositions of our work. Based on these assessments, we present lessons learned and draw the conclusion of our work. As a result, Continuum is a software infrastructure that addresses many aspects of ubiquitous computing, seamlessly integrating many different challenges.

A computação ubíqua define que a computação deve estar presente em ambientes para auxiliar o usuário na realização de suas tarefas diárias de forma eficiente. Para que isto aconteça, sistemas considerados ubíquos devem ser conhecedores do contexto e devem adaptar seu funcionamento em relação aos contextos capturados do ambiente. Informações de contexto podem ser representadas de diversas formas em sistemas computacionais e pesquisas recentes demonstram que a representação destas informações baseada em ontologias apresenta vantagens importantes se comparada à outras soluções, destacando-se principalmente o alto nível de expressividade e a padronização de linguagens para a representação de ontologias. Informações consideradas específicas de domínio são frequentemente representadas em bancos de dados relacionais. Esta diferença em relação a modelos de representação, com o uso de ontologias para representação de contexto e representação relacional para informações de domínio, implica em uma série de problemas no que se refere à adaptação e distribuição de conteúdo em arquiteturas ubíquas. Dentre os principais problemas pode-se destacar a dificuldade de alinhamento entre as informações de domínio e de contexto, a dificuldade na distribuição destas informações entre arquiteturas ubíquas e as diferenças entre modelagens de contexto e de domínio (o conhecimento sobre os objetos do domínio). Este trabalho apresenta um framework de consulta entre informações de contexto e informações de domínio. Com a aplicação deste framework, a recuperação contextualizada de informações se tornou possível, utilizando a expressividade necessária para a modelagem de contexto através de ontologias e utilizando esquemas relacionais previamente definidos e utilizados por sistemas de informação. Para realizar a avaliação do framework, o mesmo foi aplicado em um ambiente baseado no cenário motivador de pesquisa, que descreve possíveis situações de utilização de tecnologias ubíquas. Através da aplicação do framework no cenário motivador, foi possível verificar que a proposta foi capaz de realizar a integração entre contexto e domínio e permitiu estender a filtragem de consultas relacionais. / Ubiquitous computing defines the computer must be present in environments to assist the user to perform their daily tasks efficiently. Thus, ubiquitous systems must be aware of the context and should adapt its operation in relation to the captured environment contexts. Context information can be represented in different ways in computer systems, and recent research shows that the representation of context in ontologies offers important advantages when compared to other solutions, in particular, the high level of expressiveness and the standardization of languages for representation of ontologies. Domain specific information is frequently maintained in relational databases. This difference of representation models, using ontologies for context representation and relational representation to domain information, involves a number of problems as the adjustment and distribution of content in ubiquitous architectures. Related problems include the difficulty of alignment between field and context information, the difficulty in the distribution of information between ubiquitous architectures, and differences between the context and domain modeling (knowledge about the domain objects). This PhD thesis presents a framework of query for context information and domain information. On applying this framework, contextualized information retrieval becomes possible using the expressiveness required for context modeling using ontologies, and using relational schemas previously defined and used by information systems. In order to evaluate the framework, it was applied in an environment based on the motivating scenario. It was possible to verify that the framework was able to accomplish the integration of context and domain, and allowed the extension of the filtering relational queries.

A Computação Ubíqua (UbiComp) foi introduzida na década de 90 como a área de pesquisa que estuda a integração da tecnologia às tarefas cotidianas, com a intenção de proporcionar aos usuários a manutenção do foco em suas atividades, reduzindo a necessidade de seu envolvimento com a gerência da infraestrutura computacional. Considerando esta perspectiva de integração das tecnologias, exigindo o mínimo de participação do usuário, um dos desafios centrais de pesquisa para contemplar essa proposta da UbiComp é a Ciência de Situação. A construção do suporte à Ciência de Situação para as aplicações ubíquas envolve a representação do contexto, a coleta, o armazenamento e o processamento dos dados contextuais, bem como a identificação e disseminação das situações, de forma autônoma. Dentre as maneiras que tem sido consideradas para materializar a UbiComp, vem se destacando a Internet das Coisas (Internet of Things - IoT). Esta abordagem utiliza a Internet como principal meio para interoperação entre dispositivos computacionais. Nesse sentido, a IoT tem como premissa unir o mundo físico ao digital, preconizando a ideia do “tudo conectado”, criando assim uma rede de objetos incorporados ao ambiente de forma ubíqua. Deste modo, esta tese tem como objetivo conceber uma arquitetura para provimento de Ciência de Situação às aplicações ubíquas, na perspectiva da infraestrutura da Internet das Coisas. A arquitetura, denominada SAUI (Situation-aware Architecture for Ubiquitous applications in the Internet of things), é concebida considerando os trabalhos previamente desenvolvidos pelo grupo de pesquisa GPPD/UFRGS, particularmente o middleware EXEHDA (Execution Environment for Highly Distributed Applications) Entende-se como contribuições centrais desta tese: (i) a definição de uma abordagem híbrida para representação e processamento do contexto, visando à identificação de situações de interesse das aplicações; e (ii) a concepção de uma arquitetura distribuída, baseada em eventos e regras, visando o suporte à Ciência de Situação das aplicações ubíquas, considerando a infraestrutura provida pela IoT. As funcionalidades da Arquitetura SAUI são avaliadas através de cenários de uso nas áreas de agropecuária e saúde, sendo caracterizados os protótipos desenvolvidos, as tecnologias empregadas e os testes realizados. Os resultados obtidos corroboram com a abordagem da Arquitetura SAUI de considerar um suporte concomitante para operação distribuída, tratamento autônomo dos dados contextuais baseado em eventos e regras, e processamento híbrido do contexto, visando à identificação de situações de interesse das aplicações. / The Ubiquitous Computing (UbiComp) was introduced in the 90s as the area of research that studies the integration of technology in the everyday tasks, with the objective to keep the focus of the users in their activities, reducing the need of their involvement in the management of the computational infrastructure. Considering this perspective of technologies integration, requiring minimal user participation, one of the central research challenges is the situation awareness. The construction of the support to situation awareness for ubiquitous applications involves the representation of context; the acquisition, storage and processing of contextual data; and the identification and dissemination of situations, in autonomous way. Among the ways that have been considered to materialize UbiComp, has been highlighting the IoT (Internet of Things). This approach uses the Internet as the main means for interoperation between computing devices. In this sense, the IoT has the premise of join the physical and digital worlds, contemplating the idea of “everything connected”, thus creating a network of objects embedded in the environment ubiquitously. Thus, this thesis aims to design an architecture for providing situation awareness to ubiquitous applications, considering the IoT infrastructure. The architecture, called SAUI (Situation-aware Architecture for Ubiquitous applications in the Internet of things), is designed considering the work previously developed by the research group GPPD/UFRGS, particularly EXEHDA middleware (Execution Environment for Highly Distributed Applications) It is considered as central contributions of this thesis: (i) the definition of a hybrid approach for modeling and processing of context, aiming at identification of situations of interest of the applications; and (ii) the design of a distributed architecture, driven by events and rules, aiming at supporting the situation awareness of ubiquitous applications, considering an IoT infrastructure. The funcionalities of SAUI architecture are evaluated through usage scenarios in the areas of agriculture and healthcare. It was characterized the developed prototypes, the technologies used, and the tests performed. The results corroborate with the approach of SAUI architecture, which considers a concomitant support for distributed operation, autonomous handling of context based on events and rules, and hybrid processing of context, aiming at identification of situations.

Com a chegada da era da computação ubíqua, o número de dispositivos com poder computacional vêm crescendo de forma acelerada. A conexão desses dispositivos em uma rede de comunicação traz novas possibilidades e serve como base para o conceito chamado Internet das Coisas (Internet of Things - IoT). Uma das aplicações desse conceito é no domínio industrial e está impulsionando uma nova revolução industrial, a chamada Indústria 4.0. Esta pesquisa apresenta uma abordagem de integração de componentes de forma automatizada, no contexto da Indústria 4.0, utilizando ontologias para representar os elementos do sistema e um middleware IoT para servir de meio de integração. Essa abordagem utiliza conceitos propostos em trabalhos relacionados, com características inovadoras na criação de sistemas IoT. Dentre estas está a integração automatizada a partir de modelos semânticos, que possibilita que usuários modelem sistemas em alto nível. A partir desse modelo, as interfaces de comunicação são criadas automaticamente, trazendo uma garantia de consistência sintática nas chamadas de métodos ou funções. Além disso, a pesquisa proposta traz a possibilidade de usar esse mesmo modelo semântico para apresentar as informações ao usuário final. Como resultados deste trabalho podem ser ressaltados o desenvolvimento de uma ontologia para modelar esses elementos industriais e também o de uma extensão para um middleware IoT a fim de poder-se trabalhar com esses modelos de forma automatizada. / With the advent of the ubiquitous computing era, the number of devices with computing power is growing rapidly. The connection of these devices onto a communication network brings new possibilities and serves as the basis for the concept called the Internet of Things (IoT). One of the applications of this concept is in the industrial domain where it is driving a new industrial revolution, usually designated as “Industry 4.0”. This research study presents a automated integration approach in the context of Industry 4.0, using ontologies to represent elements of the system and an IoT middleware to provide a means for its integration. This approach uses concepts proposed in related works with innovative features regarding the creation of IoT systems. Among these features, an automated integration based on semantic models is proposed, which enables users to model their systems at a high level. From this model, communication interfaces are created automatically, bringing a guarantee of syntactic consistency in calling methods or functions. Another advantage that this work brings is the possibility of using this same semantic model to present information to the end user. As result of this work, an ontology was developed to model industrial elements, and an extension for an IoT middleware was developed to enable to work with these models.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increasing number of eldery people is demanding increasingly infrastructure of health systems mainly due to the incidence of diseases associated with older profile. Among these, one of the most worrying is dementia, a syndrome that progressively affects cognitive and motor functions of patients, who become dependent care and constant monitoring. The home care could mean an interesting alternative to avoid a possible hospitalar collapse , providing care to patients in their own home. However, the home environment can become complex, since often the caregiver is someone of the family and does not have the correct technique of monitoring or being inattentive due to wear caused by intense patient care. Thus it becomes necessary to develop solutions which reduce the overhead of the caregiver while the patient continues to be monitored. One way to achieve such solutions is by applying concepts of pervasive computing in home environments. Through an environment populated by sensors and other computing devices the patient can be monitored constantly and the environment can adapt to the needs of the user, anticipating the situations according to the current context. For this, the context must be represented clearly and with the semantics of their entities well-defined. Considering this, this work presents a approach for pervasive environments aimed to the care of the patients with dementia in homecare environments. This approach is composed of an architecture for development of pervasive systems, and an ontology for knowledge representation environments pervasive oriented to patients with this profile. It is believed, with the approach proposed, preserve the autonomy of patients as well as stimulate their cognitive functions remaining, besides to reduce the burden suffered by their caregivers. / A crescente quantidade de pessoas idosas vem exigindo cada vez mais infraestrutura dos sistemas de saúde atuais devido, principalmente, à alta incidência de doenças associadas ao perfil idoso. Dentre elas, uma das mais preocupantes é a demência, uma síndrome que afeta progressivamente as funções cognitivas e motoras dos pacientes, os quais tornam-se dependentes de cuidados e monitoramento constantes. O cuidado em homecare pode ser uma alternativa interessante para evitar um possível colapso hospitalar, proporcionando cuidados aos pacientes em sua própria casa. No entanto, o ambiente domiciliar pode se tornar complexo, visto que muitas vezes o cuidador é alguém da própria família e que não possui a técnica correta de monitoramento ou esta desatento em função do desgaste provocado pelo intenso cuidado ao paciente. Assim, torna-se necessário o desenvolvimento de soluções que diminuam a sobrecarga do cuidador, ao passo em que o paciente continue sendo monitorado. Uma maneira de viabilizar tais soluções é através da aplicação de conceitos de computação pervasiva em ambientes domiciliares. Através de um ambiente povoado de sensores e de outros dispositivos computacionais, o paciente pode ser monitorado constantemente e tal ambiente pode se adaptar às necessidades deste usuário, antecipando-se a situações de acordo com o contexto atual. Para isso, é necessário que o contexto seja representado de maneira clara e com a semântica de suas entidades bem definida. Considerando isso, o presente trabalho apresenta uma abordagem para ambientes pervasivos voltados ao cuidado de pacientes com demência em ambientes de homecare. Tal abordagem é composta por uma arquitetura para o desenvolvimento de sistemas pervasivos, bem como uma ontologia para representação do conhecimento de ambientes pervasivos direcionados a pacientes com este perfil. Acredita-se, com a modelagem proposta, presevar a autonomia dos pacientes, bem como estimular suas funções cognitivas remanescentes, além de diminuir a sobrecarga sofrida por seus cuidadores.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-27T18:58:31Z No. of bitstreams: 1 DIEGO MÁRCIO OLIVEIRA BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2008.pdf: 931742 bytes, checksum: 64ae9d201db27cf7d94c58d6f3292baf (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-27T18:58:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIEGO MÁRCIO OLIVEIRA BEZERRA - DISSERTAÇÃO PPGEE 2008.pdf: 931742 bytes, checksum: 64ae9d201db27cf7d94c58d6f3292baf (MD5) Previous issue date: 2008-11-07 / A quantidade de problemas relacionados ao trânsito cresce à medida que aumenta a quantidade de automóveis trafegando nas ruas das cidades. O atual estágio de desenvolvimento das tecnologias de dispositivos eletrônicos permite que sistemas sejam criados para reduzir esses problemas. Muitos estudos s˜ao realizados na tentativa de encontrar as melhores maneiras de reduzir problemas como engarrafamento nas vias e emissão de poluentes. Uma das áreas mais estudadas é a telemática de transporte, que é a união entre sistemas de tecnologia da informação modernos e telecomunicações, aplicadas à indústria dos transportes. Nesse trabalho, é proposta uma infra-estrutura que visa reduzir os problemas de custo de implantação de sistemas de telemática de transporte. A arquitetura dessa infraestrutura foi concebida de forma que o sistema pudesse ser extensível. Para validação da infra-estrutura, um software foi desenvolvido para telemática de transporte. / The quantity of problems related to transit grows as the amount of cars transiting the city’s streets increase. The current stage of development of electronic devices technology allows the creation of systems designed to reduce these problems. Many studies are performed in an attempt to find the best ways to reduce problems like traffic jam on roads and emission of pollutants. One of the most studied areas is the transport telematics, which is the joint of modern systems of information technology and telecommunications, applied to transport industries . In this dissertation, it is proposed an infrastructure to reduce the cost problems of introduction of transport telematics at automobiles. This infrastructure architecture was conceived in ways to permit the system to be extensible. To validate the infrastructure, a software was developed for transport telematics.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The study of new technologies in the field of healthcare is fundamental, especially considering the problems faced by information systems, the increasing of population s life expectancy and the need of specialized assistance. Robotics has been allowing the attendance of integrated domestic services, and also monitoring systems, facilitating user s daily activities. Considering this context, the present work has as main goal the insertion of a robot, named Rulian, in a pervasive homecare environment, aiming to complement the existing tools of health assistance and allowing more comfort to patients. Using an innovating architecture developed for pervasive homecare systems for the integration of information captured form the environment and the abilities defined for the robot, the proposal aims to increase the perception of care about patients in medical treatment or recovering. From the configuration of an existing pervasive homecare environment, we developed an architecture for the robot, allowing it to interact and communicate with users and devices, store data and exchange information with the pervasive system. The existing knowledge of the homecare environment was represented through ontologies. To validate the proposal methodology, we present a study case, where the robot performs tasks assisting the patients. / O estudo de novas tecnologias voltadas à área da saúde é fundamental, considerando especialmente os problemas enfrentados pelos sistemas de informação, o aumento da expectativa de vida das populações e a necessidade de assistência especializada. A robótica tem permitido o atendimento de serviços domésticos integrados, bem como sistemas de monitoramento, facilitando as atividades dos seus usuários. Diante deste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal a inserção de um robô, denominado Rulian, em um ambiente homecare pervasivo, visando complementar as ferramentas de assistência à saúde e possibilitar maior conforto aos pacientes. Utilizando uma arquitetura inovadora desenvolvida para sistemas pervasivos homecare para a integração das informações captadas do ambiente e das habilidades definidas para o robô, a proposta visa aumentar a percepção de cuidados sobre um paciente em tratamento ou recuperação. A partir da configuração de um ambiente homecare pervasivo já existente, desenvolveu-se uma arquitetura que possibilita que o robô interaja e se comunique com usuários e dispositivos computacionais, armazene dados e troque informações com o sistema pervasivo. O conhecimento existente no ambiente homecare foi representado através de ontologias. Para validar a metodologia proposta, apresenta-se um estudo de caso, onde o robô desempenha funções auxiliando os pacientes.

The development of innovative techniques in healthcare leveraged, significantly, the life expectancy of human beings. This new scenario raises concern in society to create a health care network able to absorb this demand and provide conditions for access to a range of needs. The decreasing family constitution and the increasing number of seniors are targeted to meet this emerging new customer, independent, connected technologies and services often alone. The figure of Home Care in this environment provides an inherent carefully for the characteristics of these people, who depend on daily monitoring of health and quality of life. The advent of computer technology streamlines this interaction, creating a support capable of providing real-time monitoring of physical conditions that might suggest a situation of medical emergency or specific monitoring of the person. The study advocated here is to create an information network for home monitoring via Home Care. The system, through pervasive computing, will capture vital signs through electronic devices and other relevant information conditions of the person. Be able to trigger a predetermined career or monitoring center, in specific cases, where an official with technical expertise in the healthy area, take steps to stabilize the frame. The same system will be able to store all kinds of information captured or entered by the professional records and issue reports as requested . / O desenvolvimento de técnicas inovadoras na área de saúde alavancou, de forma significativa, a expectativa de vida do ser humano. Esse novo cenário gera na sociedade a preocupação de criar uma rede assistencial capaz de absorver essa demanda e oferecer condições de acesso aos mais variados tipos de necessidades. A constituição familiar decrescente e o aumento do número de idosos fazem surgir serviços direcionados a atender esse novo cliente, independente, conectado as tecnologias e muitas vezes sozinho. A figura da Home Care, nesse ambiente, proporciona um cuidado inerente as características dessas pessoas, que dependem de uma monitorização diária da saúde e da qualidade de vida. O advento da informática agiliza essa interação, criando um suporte capaz de oferecer em tempo real uma monitorização de condições físicas que podem sugerir uma situação de urgência médica ou de acompanhamento específico da pessoa. O estudo aqui defendido é a criação de uma rede de informações para monitorização residencial via Home Care. O sistema, através de computação pervasiva, fará a captação de sinais vitais por meio de dispositivos eletrônicos e de outras informações pertinentes as condições da pessoa. Será capaz de acionar um cuidador pré-determinado ou uma central de monitoramento, em casos específicos, onde um responsável, com capacitação técnica na área de saúde, tomará providências para o atendimento do paciente. O mesmo sistema será capaz de armazenar todo tipo de informação captada ou inserida pelo profissional no prontuário e emitir relatórios conforme solicitação.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-05-18T13:02:28Z No. of bitstreams: 1 BRUNO FÁBIO DE FARIAS PAIVA - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2016.pdf: 1168178 bytes, checksum: 6c0e24a4b1cecec06d1e8c0f8bdad27c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-18T13:02:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BRUNO FÁBIO DE FARIAS PAIVA - DISSERTAÇÃO (PPGCC) 2016.pdf: 1168178 bytes, checksum: 6c0e24a4b1cecec06d1e8c0f8bdad27c (MD5) Previous issue date: 2016 / CNPq / A computação pervasiva é um paradigma em que o computador se torna onipresente e invisível para o usuário, com capacidade de obter informações acerca do ambiente ao redor e utilizá-las para controlar, configurar e ajustar aplicações dinamicamente. Os sistemas pervasivos se caracterizam pelo uso de sensores disponíveis no ambiente, cujos dados são processados para prover serviços personalizados para os usuários. Atualmente, o principal gerador de dados de sensores é o dispositivo portátil pessoal, como smartphone e tablet, pois são dispositivos que possuem diversos sensores embutidos. Do ponto de vista de desenvolvimento de software, tem-se um grande esforço na aquisição, tratamento e processamento dos dados de sensores, principalmente considerando diferentes plataformas, modelos de dispositivos e fabricantes. Neste trabalho, propõe-se uma abordagem baseada em componentes para o desenvolvimento de aplicações pervasivas baseadas em contexto de ambiente, ou seja, que utilizam sensores como base de dados para prover serviços para o usuário. A abordagem foi validada utilizando um experimento de desenvolvimento de aplicações para a plataforma Android. Os resultados indicam redução no tempo de desenvolvimento e no número de linhas de código geradas ao utilizar a abordagem proposta. / The pervasive computing is a paradigm which the computer becomes ubiquitous and invisible to the user with the ability to get information about the surrounding environment and use them to control, configure and tune applications dynamically. Pervasive systems are characterized by the use of sensors, which capture data from the environment, and then processes, to provide personalized services to users. In certain environments, the main sensor data generator is the personal portable device, which has several built-in sensors, such as smartphones and tablets. From a software development perspective there is a great effort in acquisition, treatment and data processing, especially considering different platforms, device model and device manufacturers. In this work, we propose a component-based approach to develop pervasive applications based on the environmental context by providing services which uses sensor data. The validation of our approach was an experiment which developers used the Android platform. Results show a reduction in the development time and the number of lines generated using this approach.

A computação ubíqua define que a computação deve estar presente em ambientes para auxiliar o usuário na realização de suas tarefas diárias de forma eficiente. Para que isto aconteça, sistemas considerados ubíquos devem ser conhecedores do contexto e devem adaptar seu funcionamento em relação aos contextos capturados do ambiente. Informações de contexto podem ser representadas de diversas formas em sistemas computacionais e pesquisas recentes demonstram que a representação destas informações baseada em ontologias apresenta vantagens importantes se comparada à outras soluções, destacando-se principalmente o alto nível de expressividade e a padronização de linguagens para a representação de ontologias. Informações consideradas específicas de domínio são frequentemente representadas em bancos de dados relacionais. Esta diferença em relação a modelos de representação, com o uso de ontologias para representação de contexto e representação relacional para informações de domínio, implica em uma série de problemas no que se refere à adaptação e distribuição de conteúdo em arquiteturas ubíquas. Dentre os principais problemas pode-se destacar a dificuldade de alinhamento entre as informações de domínio e de contexto, a dificuldade na distribuição destas informações entre arquiteturas ubíquas e as diferenças entre modelagens de contexto e de domínio (o conhecimento sobre os objetos do domínio). Este trabalho apresenta um framework de consulta entre informações de contexto e informações de domínio. Com a aplicação deste framework, a recuperação contextualizada de informações se tornou possível, utilizando a expressividade necessária para a modelagem de contexto através de ontologias e utilizando esquemas relacionais previamente definidos e utilizados por sistemas de informação. Para realizar a avaliação do framework, o mesmo foi aplicado em um ambiente baseado no cenário motivador de pesquisa, que descreve possíveis situações de utilização de tecnologias ubíquas. Através da aplicação do framework no cenário motivador, foi possível verificar que a proposta foi capaz de realizar a integração entre contexto e domínio e permitiu estender a filtragem de consultas relacionais. / Ubiquitous computing defines the computer must be present in environments to assist the user to perform their daily tasks efficiently. Thus, ubiquitous systems must be aware of the context and should adapt its operation in relation to the captured environment contexts. Context information can be represented in different ways in computer systems, and recent research shows that the representation of context in ontologies offers important advantages when compared to other solutions, in particular, the high level of expressiveness and the standardization of languages for representation of ontologies. Domain specific information is frequently maintained in relational databases. This difference of representation models, using ontologies for context representation and relational representation to domain information, involves a number of problems as the adjustment and distribution of content in ubiquitous architectures. Related problems include the difficulty of alignment between field and context information, the difficulty in the distribution of information between ubiquitous architectures, and differences between the context and domain modeling (knowledge about the domain objects). This PhD thesis presents a framework of query for context information and domain information. On applying this framework, contextualized information retrieval becomes possible using the expressiveness required for context modeling using ontologies, and using relational schemas previously defined and used by information systems. In order to evaluate the framework, it was applied in an environment based on the motivating scenario. It was possible to verify that the framework was able to accomplish the integration of context and domain, and allowed the extension of the filtering relational queries.