[論文レビュー] Development of a Context Aware Virtual Smart Home Simulator

Tam Nguyen, Huy A. Nguyen+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 8, 2010

Context-Aware Activity Recognition Systems参考文献 8被引用数 12

ひとこと要約

本論文では、仮想センサーを用いて文脈的情報を生成することで、実際のハードウェアを必要とせずにパーソベイシブコンピューティングアプリケーションのプロトタイピングとテストが可能な、文脈に配慮した仮想環境であるインタラクティブスマートホームシミュレータ（ISS）を提示する。このシステムは、ユーザー、家電機器、環境の間の相互作用をモデル化し、実際のスマートホームの展開に比べてスケーラブルで低コストな代替手段を提供しており、シミュレーションシナリオにおける実用性が実証されている。

ABSTRACT

Context awareness is the most important research area in ubiquitous computing. In particular, for smart home, context awareness attempts to bring the best services to the home habitants. However, the implementation in the real environment is not easy and takes a long time from building the scratch. Thus, to support the implementation in the real smart home, it is necessary to demonstrate that thing can be done in the simulator in which context information can be created by virtual sensors instead of physical sensors. In this paper, we propose ISS, an Interactive Smart home Simulator system aiming at controlling and simulating the behavior of an intelligent house. The developed system aims to provide architects, designers a simulation and useful tool for understanding the interaction between environment, people and the impact of embedded and pervasive technology on in daily life. In this research, the smart house is considered as an environment made up of independent and distributed devices interacting to support user's goals and tasks. Therefore, by using ISS, the developer can realize the relationship among virtual home space, surrounded environment, use and home appliances.

研究の動機と目的

• 研究開発のための実際のスマートホームを展開する際の高コストと複雑さに対処すること。
• 建築家やデザイナーが埋め込まれたおよびパーソベイシブな技術が日常に与える影響をシミュレートし理解できるようにすること。
• 物理的センサーではなく仮想センサーを用いて文脈に配慮した動作を模倣する仮想環境を提供すること。
• ユーザー、家電機器、環境状態の間の動的相互作用をモデル化することで、インテリジェントなホームシステムのプロトタイピングを支援すること。

提案手法

• システムは仮想センサーフレームワークを用いて、ユーザーの存在、行動パターン、環境状態などの文脈的情報を生成する。
• スマートホームを、ユーザーのタスクを支援するために通信・協調する分散型で自律的なデバイスのネットワークとしてモデル化する。
• ルールベースの推論エンジンを用いて文脈認識を実装し、仮想センサーのデータを解釈して適切な反応を引き起こす。
• 人間の行動をモデル化するためのインタラクティブなユーザー入力をサポートし、移動、家電機器の使用、タスク実行を含む。
• 仮想ホーム環境とシステム状態のリアルタイム可視化のためのグラフィカルユーザーインターフェースを統合する。
• 拡張性を考慮したアーキテクチャを設計し、新しいデバイス、センサー、文脈認識サービスのプラグイン統合を可能にする。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的センサーを一切使用せずに、仮想スマートホームシミュレータが文脈に配慮した動作を効果的に再現できるか。
• RQ2 スマートホームアプリケーションのためのユーザー-環境相互作用をシミュレートする際、どの程度の忠実度が達成可能か。
• RQ3 仮想センサーが、意味のある自動化やサービスの適応を支援するのに信頼性のある文脈データを生成できるか。
• RQ4 低コストでスケーラブルな環境において、このシミュレータがパーソベイシブコンピューティングシステムの設計とテストをどのように支援するか。
• RQ5 スマートホーム環境における動的で分散型の相互作用をモデル化するための主要なアーキテクチャ的要素は何か。

主な発見

• ISSは、物理的ハードウェアを一切使用せずに、仮想センサーのみを用いて文脈に配慮した動作を効果的に模倣することに成功しており、初期開発段階での物理的ハードウェアの必要性を排除した。
• システムは、ユーザーの活動と環境の変化を現実的にシミュレートでき、ホームサービスの動的適応を支援する。
• シミュレータは、仮想センサーが、パーソベイシブコンピューティングアプリケーションのプロトタイピングとテストに十分な精度で文脈データを生成できることを示している。
• アーキテクチャは拡張性を備えており、主要な再構成を伴わずに、新しいデバイスやサービスの統合が可能である。
• システムは、実世界への展開の前に、スマートホームのインタラクションモデルの検討と検証が可能な使いやすいインタラクティブなプラットフォームを提供する。