Faculté des sciences

uMove : a wholistic framework to design and implement ubiquitous computing systems supporting user's activity and situation

Bruegger, Pascal ; Hirsbrunner, Beat (Dir.)

Thèse de doctorat : Université de Fribourg, 2011.

Cette thèse présente un ensemble d'outils (un framework) qui permettent la définition, la création et la réalisation de systèmes informatiques ubiquitaires pouvant intégrer la prise en charge des activités des utilisateurs ainsi que de la détection de leur situation. Avec le rapide développement de l'informatique intégrant les contextes des utilisateurs ainsi que l'informatique mobile,... Plus

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    Résumé
    Cette thèse présente un ensemble d'outils (un framework) qui permettent la définition, la création et la réalisation de systèmes informatiques ubiquitaires pouvant intégrer la prise en charge des activités des utilisateurs ainsi que de la détection de leur situation. Avec le rapide développement de l'informatique intégrant les contextes des utilisateurs ainsi que l'informatique mobile, de nouveaux défis sont apparus et parmi ceux-ci, trois d'entre eux sont adresses dans cette thèse. Le premier est le besoin d'un ensemble d'outils permettant le développement de systèmes ubiquitaires partant de leur définition théorique jusqu'à leur réalisation. Le deuxième défi consiste à développer des applications intelligentes qui intégrantes les nouvelles technologies telles que les senseurs et l'accès à des systèmes informatiques repartis. Le troisième défi est l'intégration d'interactions homme-machine enrichies par la prise en compte des mouvements, des activités et situations des utilisateurs ceci par le biais de senseurs de plus en plus présents dans nos environnements et sur les dispositifs informatiques mobiles. Dans cette thèse, nous décrivons uMove, un ensemble d'outils permettant la définition et le développement de système ubiquitaire représentant différentes sortes d'environnements physiques ou logiques. uMove comporte trois facettes qui décrivent les concepts fondamentaux ainsi que les outils logiciels nécessaires à leur développement. La première facette est consacrée à la définition du modèle conceptuel décrivant des systèmes ubiquitaires composés d'entités et d'observateurs et ceci en utilisant une approche systémique. La deuxième facette présente une architecture qui permet aux concepteurs et développeurs de formaliser leurs systèmes. La troisième facette décrit les outils logiciels qui permettront d'implémenter les projets définis de manière systémique et en respectant l'architecture uMove. Finalement, uMove est évalué et son modèle validé à travers quatre projets qui ont été implémentés avec l'ensemble de ces outils.
    Summary
    This thesis presents a framework that offers tools for the design and the implementation of Ubiquitous computing systems supporting user motions, activities and situations. With the rapid development of context-aware mobile computing and sensor-based interaction, many new challenges come up, three of which are particularly addressed in this thesis. The first is the need for wholistic tools to develop Ubiquitous computing infrastructures. The second concerns smart applications allowing users to benefit from the distributed computing power in their environment, and the third is the integration of enriched human-computer interaction using motions, activity and situation provided by the increasing sensing capabilities of the user environment or mobile devices. We propose the uMove framework, a comprehensive solution which allows to design and develop Ubicomp systems representing different kinds of physical or virtual environments based on a systemic approach. uMove proposes both theoretical foundations and implementation tools and is divided into three specific facets. The first facet is the conceptual model describing a Ubiquitous computing system made of entities and observers within their physical or logical environment. The second facet is a system architecture which offers designers and developers the tools to theoretically define a logical system, including the types of contexts taken into consideration. The third facet is development tools that allow programmers to implement their systems, sensors, applications and services. The uMove framework is evaluated and validated in an interactive manner through four projects.