Colaboração Móvel em Tempo Real: Desafios e Oportunidades

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1 Colaboração Móvel em Tempo Real: Desafios e Oportunidades Markus Endler PUC-Rio Worshop Futuro da Internet - CPqD 15 e 16 de abril 2009

2 Roteiro Motivação e Definição Categorias de Colaboração Móvel em Tempo Real Oportunidades e Desafios O Projeto Mobilis Conclusões

3 Nova realidade aspectos tecnológicos Celulares e smart phones estão cada vez mais presentes em nosso dia-a-dia; Grande aumento de capacidade de processamento, armazenamento e interface com usuário (e.g. Finger Touch Interface); Ubiquidade de conectividade sem fio; Interfaces para várias tecnologias wireless (WiFi, GPRS/EDGE, WiMAX) Capacidade de executar handover vertical Novos tipos de sensores embutidos: GPS, acelerômetro, bússola, câmera, etc.

4 Nova realidade aspectos comportamentais Crescente necessidade de colaboração e comunicação em tempo real na vida profissional e pessoal; Explosão das redes sociais para compartilhamento de opiniões, fotos, chat e presença. Necessidade de coordenação de equipes móveis Monitoramento e compartilhamento de informações de localização (e.g. logística, localização do parente) Usuário quer entretenimento, informação e comunicação na palma da mão, a qualquer momento e lugar (e.g. jogos, mensagens instantâneas com amigos, troca de experiências e informações, etc. )

5 Citações GPS-enabled smart phones are transporting online interactions into the real world, changing social media as we know it. Markus Endler

6 Colaboração Móvel em Tempo Real? Fonte: Markus Endler

7 Colaboração Móvel em Tempo Real Pode ser: Comunicação instantânea por texto, audio (voz) ou vídeo Compartilhamento, consulta e co-edição colaborativa de informações georeferenciadas Visualização on-line da localização de amigos/colegas em mapas Compartilhamento instantâneo de informações, fotos, vídeo-clips, músicas, etc. Redes Sociais para usuários Móveis Resumindo... Comunicação, compartilhamento e coordenação instantânea em um grupo (fechado ou aberto) de usuários móveis, enriquecida com informações contextuais

8 Categorias Colaboração entre usuários de dispositivos móveis Veículos cooperantes Robôs móveis (veículos não-tripulados) cooperantes

9 Usuários de dispositivos móveis Áreas de aplicação: Redes sociais: usuários móveis compartilham localização, atividade, disponibildade para interação ( awareness) Monitoramento do bem estar de idosos à distância, por médicos, enfermeiras, parentes Coleta colaborativa de dados sobre doenças, criminalidade, problemas urbanos, etc. Mobilização espontânea de massas (Smart Mobs) Coordenação de gerenciamento de força tarefa (e.g. contenção de desastre ambiental, catástrofes naturais) Jogos on-line muit-usuário e baseados em localização Logística com recursos e demandas móveis (e.g. monitoramento de frota de caminhões para entrega e busca de mercadorias)

10 Locative Media É mídia digital relacionada a lugares físicos e catalizadora de interações sociais: por exemplo, registrar ocorrências, educar outros cidadãos, organizar manifestações coletivas, etc Exemplo: Oakland Crimespotting

11 Usuários geograficamente próximos Usuários se encontram em uma rede social, e depois interagem diretamente Aplicações: Entretenimento e jogos entre usuários localizados em uma mesma região (geocasting) Compartilhamento espontâneo e co-edição de documentos/mídia (e.g. documentos em uma reunião de trabalho, troca de músicas/clips / e-books) Busca espontânea por um especialista na rua (médico especialista, advogado, psicólogo, etc.) Micro-comércio (busca produto em uma feira)

12 Turf Bombing Jogo multi-player LBS onde grupos de usuário competem pelo domínio do maior número de regiões Colocam bombas-relógio que precisam ser desativadas pelo grupo dono do quarteirão

13 Twitter Rede social de mensagens instantâneas com >6 milhões de adeptos Compartilhamento público do que se está fazendo ou pensando no momento através de mensagens curtas Na grande maioria mensagens banais Personalidades, Políticos (Barack Obama, Dalai Lama) e Artistas permitem que curiosos acompanhem detalhes do dia-a-dia Outros usos mais sérios: Nos EUA, médicos narraram complicada sirurgia para divulgar nova técnica Durante ataques terroristas em Mumbai (Índia) população local divulgou em tempo real fotos da cidade para mostrar os danos Moradores de Blumenau se mobilizam durante as enchentes, para pedir e distribuir melhor donativos

14 Gowalla Jogo para o iphone que combina visita de lugares no mundo real (geocasting) com a coleção de itens virtuais e compartilhamento de rotas com outros membros da rede social. Usuário coleciona souveniers virtuais Usuário pode criar roteiros virtuais e desafiar outros jogadores a percorrie-los. Principal objetivo: estimular interações no mundo real induzidas por interações no jogo.

15 Usuários de dispositivos móveis Alguns desafios: Garantir privacidade e confidencialidade de informações pessoais Interfaces HC que permitam operação simples de vários serviços colaborativos Minimizar atrasos na transmissão de dados através de redes wireless heterogêneas Protocolos de comunicação escaláveis e com eficiência energética Na ausência de informação sobre usuário, identificar precisamente se é problema da infra-estrutuda de comunicação/posicionamento, ou ação voluntária do usuário remoto Flexibilidade: uso integrado de vários serviços colaborativos, Messaging, conferência, mapas, LBS públicos, co-edição, etc. Consultas espaciais (relativas ou absolutas) e serviços push para notificação confiável

16 Usuários geograficamente próximos Alguns desafios: Garantir Privacidade e confidencialidade Autenticar os usuários participantes e evitar ataques de terceiros (e spam móvel) Grupo de usuários participantes de uma sessão de colaboração é dinâmico Dispositivos podem ter capacidades bem distintas e isso deve ser compensado em suas interações

17 Veículos Cooperantes Para comunicação e coordenação entre motoristas O veículo (carro, caminhão) fornece informações ao motorista, emite alertas, ou autonomicamente regula o seu funcionamento (p.ex. redução de velocidade) Áreas de aplicação: Segurança no trânsito (distância segura, aviso instantânea de ocorrências, problemas na estrada, etc.) Fornecimento de informações e avaliação colaborativa sobre pontos de interêsse nas proximidades (preços de combustível, lanchonetes recomendadas, etc.) Reserva de, e encaminhamento para, uma vaga de estacionamento Alerta de um veículo para outro específico Atualização contínua das bases de dados sobre condições de trânsito em cidades

18 Veículos Cooperantes

19 Veículos Cooperantes Veículo é ao mesmo tempo terminal de interação com o usuário, nó da rede móvel, e consumidor e fornecedor de informações coletivas (e.g. situação do trafego) Desafios: Confiabilidade dos serviços mesmo em regiões com baixa densidade de veículos participantes Projeto de protocolos Vehicle-to-Vehicle (V2V) e Vehicle-to-Infrastructure (V2I) eficientes e confiávies Serviços de localização adequados ao perfil de mobilidade dos veículos Escalabilidade na comunicação

20 Robôs Móveis Colaborativos Áreas de aplicação: Segurança civil e militar (monitoramento de fronteitas, desertos/florestas) Monitoramento do meio ambiente Plantas industriais Prospecção de jazidas para mineração Agro-pecuária: monitoramento da saúde dos rebanhos no pasto Socorro a vítimas de catástrofes e ações de resgate (sensores de ruído, térmicos, etc.) Principais benefícos: Torna a coleta de dados/ monitoramento mais confiável, seguro e mais barato Possibilita o acesso a lugares (regiões) inóspitas ou de difícill acesso para seres humanos (Floresta Amazônica, regiões vulcânicas, alto mar, etc.) Robôs podem ser mais robustos e funcionarem de forma autônoma

21 Robôs Móveis Colaborativos Uso para Veículos Aéreos Não-tripulados (Unmanned Aerial Vehicles (UAV) Exemplo: aeronave espiã HERTI criada para monitoramento militar, coleta de dados ambientais e controle de espaço aéreo.

22 Robôs Móveis Colaborativos OFRO: Robô para monitoramento de segurança (usado na Copa do Mundo no Estádio Olímpico de Berlim)

23 Robôs Móveis Colaborativos Principais desafios: Estratégias para a locomoção coordenada e otimizada os robôs, e.g. para garantir a cobertura completa de uma área, ou a redundância das medições Pré-processamento, armazenamento e transmissão eficientes de alto volume de dados sensoriais Inferência/Detecção de situações de interêsse a partir de dados coletados de forma distribuída Protocolos de coordenação que sejam tolerantes a falhas Monitoramento mútuo contínuo do estado de operação entre os robôs Manutenção/atualização do software executando nos robôs

24 O Projeto Mobilis Principais Objetivos: Pesquisar novos serviços colaborativos de tempo real com ciência e compartilhamento de contexto e localização Desenvolver uma plataforma de middleware para a composição flexível de tais serviços, com foco em: Descoberta, e gerência de contatos, uso dos sensores embutidos em dispostivos, ciência de contexto, adaptação e implantação dinâmica, de serviços Usar este middleware para dois estudos de caso: Grupos de turistas compartilhando informações e coordenando as suas atividades Coordenação de ações de equipes de resgate

25 Cenário: Grupo de Turistas visitando uma cidade Alguns turistas querem se separar temporariamente do grupo com o guia, para explorar por conta própria a região, mas querem manter contato com os demais. Como não sabem a lingua nativa, sentem-se inseguros e querem ter ciência da localização, dos caminhos e das atividades dos demais turistas do grupo. Ocasionalmente, querem visitar lugares descobertos e recomendados por outros membros. Querem copartilhar suas fotos e videos com o grupo, e também com parentes no país de origem Precisam ser informados imediatamente de qualquer mudança de planos (p.ex. Onibus para o hotel retornará mais cedo)

26 Principais Características da colaboração tratada em Mobilis Cada usuário móvel tem interêsses/objetivos específicos, mas quer/precisa manter-se ligado constantemente ao grupo, e.g. estar ciente das atividades e localização dos demais membros. Mais especificamente Necessidade de compartilhar informação de localização, roteiros, opiniões, fotos, etc O grupo é definido a priori (e.g., amigos, familiares, grupo de resgate), cada um com específicos direitos de acesso à informação compartilhada O indivíduo e o grupo têm restrições temporais específicas Provimento de diferentes formas de comunicação, compartilahmento e monitoramento com variados graus de intrusividade Explorar diferentes sensores nos smart phones (câmeras, acelerômetro, bússola, ) para aumentar o senso de compartilhamento

27 Decisões de Projeto A principal forma de interação deve ser através de mapas Para visualizar a posição dos demais membros do grupo Como interface para selecionar elementos, fazer buscas espaciais, criar e compartilhar informações multimídia Uso de um protocolo padrão para comunicação em tempo real e compartilhamento de presença (XMPP) Uso de Pub/Sub para o compartilhamento de eventos locais e remotos (em qualquer membro do grupo) Flexibilidade e extensibilidade: Aplicações devem ser compostas de serviços de colaboração modulares Sistema deve ser capaz de se adaptar dinamicamente Markus Endler

28 Mobilis Client Architecture Core Services Mobilis Services GUI Framework MapS FlagS AlertS ChatS Co-Edition MediaS Component Mngt XMPP AdaptationMngt Pub/Sub P2P GroupsS??? DeploymentMngt Sys.Context Plataforma Android Markus Endler Adaptation Policies Discovery Location

29 Um Protótipo usando Mobilis Criação, avaliação e compartilhamento de trilhas/rotas Usa e estende serviços MapS, FlagS e GroupS

30 Conclusão Grande parcela de tráfego da internet será gerado a partir de terminais móveis para aplicações de colaboração móvel em tempo real. Isso vai demandar protocolos e serviços distribuídos de middleware com: Alta confiabililidade e eficiência energética Alta escalabilidade (no número de nós e no volume de dados transmitidos) Levando em conta heterogeneidade de dispositivos, plataformas e típo de tráfego Mecanismos de confidencialidade e segurança flexíveis e configuráveis Markus Endler

31 Obrigado! Perguntas? URLs:

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