The link between economic indicators and topology

La presente Tesis Doctoral tiene como objetivo fundamental contribuir al estudio del dise˜no de sistemas HMI multimodales y sensibles al contexto, considerando especialmente la problem´atica asociada tanto a su integraci´on con la gran cantidad de informaci´on contextual que puede ser proporcionada por las redes de sensores y otras fuentes avanzadas de informaci´on, como a su capacidad para contribuir a la generaci´on de informaci´on contextual que pueda integrarse en estas fuentes proveedoras de informaci´on para su consumo por otras entidades. Bajo este escenario se propone un plan de desarrollo que tiene como objetivos espec´ıficos los siguientes:

1. Estudiar el lenguaje SCXML (State Chart XML) (Barnett et al., 2012a) como tecnolog´ıa con capacidad para integrar la informaci´on del usuario y los datos de sensores en un sistema

HMI. Esta tecnolog´ıa se centra en el uso de m´aquinas de estados (concretamentestatecharts de Harel (Harel, 1987)) en un entorno de ejecuci´on basado en eventos, por lo que es apropiada para el tratamiento de este tipo de informaci´on generalmente basada tambi´en en alertas y eventos. Adem´as el SCXML est´a siendo propuesto por el W3C como lenguaje de control para la gesti´on de sistemas de interacci´on multimodal (Barnett et al., 2012b) y para los futuros sistemas de interacci´on vocal basados en el est´andar VoiceXML 3.0 (McGlashan et al., 2010). De este modo, el lenguaje SCXML se ha convertido en una tecnolog´ıa que est´a siendo utilizada para el desarrollo de sistemas HMI en el mundo industrial (Moura and Guedes, 2007).

2. Analizar la Sensor Web (SW) (Botts et al., 2008) y la Semantic Sensor Web (SSW) (Sheth et al., 2008) (Lefort et al., 2011) como principales iniciativas para el desarrollo de plataformas avanzadas de sensores que tratan de homogeneizar e integrar fuentes de sensores (y de otros tipos de informaci´on) heterog´eneas.

3. Una vez analizadas individualmente las tecnolog´ıas SCXML y la Sensor Web y Semantic Sensor Web como iniciativas de referencia en sus respectivos campos de actuaci´on (interac- ci´on hombre-m´aquina y redes de sensores respectivamente), se pretende examinar c´omo pueden articularse ambas tecnolog´ıas. Para lograr este objetivo ser´a necesario abordar principalmente dos tareas:

a) C´omo integrar y organizar la informaci´on proporcionada por estas fuentes de sensores dentro de las capacidades de un sistema HMI. Para ello habr´a que estudiar si las propiedades, elementos y capacidades de procesamiento que presenta la tecnolog´ıa SCXML para la definici´on de sistemas HMI pueden aplicarse para el procesamiento de los datos de sensores proporcionados por dichas fuentes y para la generaci´on de nuevo conocimiento de mayor nivel sem´antico (del mismo modo que el HMI puede, a partir de informaci´on proporcionada por diferentes modalidades, construir una imagen del mensaje que desea transmitir el usuario).

b) C´omo la informaci´on derivada o inferida a partir de los sistemas HMI sensibles al contexto puede compartirse y hacerse accesible a trav´es de la Sensor Web y Semantic Sensor Web. Un sistema HMI tiene la capacidad de interpretar, procesar y combinar la informaci´on adquirida de las fuentes de sensores para, o bien enriquecerla (por ejemplo, con metadatos espaciales o temporales), o bien inferir informaci´on de alto nivel que no era proporcionada directamente por los sensores. Entonces el sistema HMI utiliza este nuevo conocimiento para adaptar su funcionamiento. Sin embargo, si esta informaci´on fuera compartida con el exterior a trav´es de infraestructuras como la Sensor Web y Semantic Sensor Web, aplicaciones de muy diversa naturaleza podr´ıan aprovecharse de este conocimiento para sus propios fines. Esto quiere decir que un sistema HMI, adem´as

de ejercer como consumidor de informaci´on, puede producir tambi´en informaci´on para que sea suministrada a trav´es de este tipo de infraestructuras.

4. Se pretenden abordar los objetivos anteriores centrando su estudio en el escenario de la conducci´on, que, como vimos en el apartado anterior, presenta una serie de peculiarida- des que hacen de ´el un entorno muy adecuado para este estudio. Adem´as los trabajos desarrollados en esta Tesis Doctoral se han visto marcados por la participaci´on en los proyectos de investigaci´on CENIT MARTA1 y Caring Cars2. En ellos se busc´o utilizar soluciones comerciales, que principalmente vienen representadas por modelos de gesti´on de la interacci´on basados en reglas (o deterministas) a la hora de dise˜nar los sistemas de interacci´on HMI (Pieraccini and Huerta, 2005), frente a otras propuestas m´as recientes basadas en modelos estad´ısticos y t´ecnicas de aprendizaje autom´atico como el presentado en (Young, 2010). De este modo, el modelo determinista basado en m´aquinas de estados proporcionado por el lenguaje SCXML encaja perfectamente en este escenario de aplicaci´on. 5. Puesto que en el desarrollo de un sistema interactivo para el autom´ovil los aspectos de seguridad adquieren una gran importancia, antes de pasar a su implementaci´on sobre escenarios realistas, se pretende desarrollar un Entorno Experimental que permita llevar a cabo estudios de evaluaci´on sobre la eficiencia del lenguaje SCXML para el desarrollo de este tipo de sistemas, as´ı como sobre su usabilidad y seguridad.

6. Una vez evaluada la viabilidad de nuestra propuesta se desarrollar´an una serie de aplicaciones dentro de los proyectos MARTA y Caring Cars que demuestren, sobre un escenario real, las capacidades del lenguaje SCXML tanto para gestionar la interacci´on de un sistema en un contexto en el que pueden concurrir varias aplicaciones a la vez, como para integrar informaci´on contextual de sensores en sistemas HMI embebidos en un veh´ıculo.

7. Implementar una serie de desarrollos experimentales que a trav´es de tecnolog´ıas y t´ecnicas actuales muestren c´omo pueden desarrollarse estos sistemas sensibles al contexto e integrarlos con plataformas de sensores avanzadas. Para ello, por un lado ser´a necesario implementar un sistema HMI que, teniendo en cuenta las limitaciones f´ısicas y t´ecnicas que soportan los objetos en los que se encuentran embebidos (en nuestro caso de estudio ser´a un veh´ıculo) d´e soporte a diferentes modalidades de interacci´on. Por otro lado ser´a necesario abordar el desarrollo de mecanismos de integraci´on de los sistemas HMI con sensores locales y otras fuentes de informaci´on tanto externas como internas, de modo que puedan tanto acceder a fuentes de informaci´on contextual como publicar nueva informaci´on que pueda compartirse con el exterior con otras aplicaciones y servicios. Concretamente se estudiar´an y desarrollar´an los procedimientos necesarios para integrar un sistema HMI 1

http://www.cenitmarta.org/

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con una implementaci´on experimental de la Sensor Web basada en los est´andares de la OGC (Open Geospatial Consortium) (Bernat et al., 2011), as´ı como los mecanismos necesarios para extender a ambos elementos con una componente sem´antica que posibilite su participaci´on en la Semantic Sensor Web. Finalmente, con ayuda de nuestro Entorno Experimental, se evaluar´an las implicaciones en cuanto a prestaciones que suponen los desarrollos experimentales anteriores.