An architecture to support design of context-aware mobile applications
Authors: Stoica George Adrian 
Published: August 2021

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.