[論文レビュー] An Ontology Oriented Architecture for Context Aware Services Adaptation

Hatim Guermah, Tarik Fissaa+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 12, 2014

Context-Aware Activity Recognition Systems参考文献 19被引用数 14

ひとこと要約

本論文は、ユビキタスコンピューティング環境におけるコンテキスト対応サービスの適応に向けたオントロジー指向のアーキテクチャを提案する。形式的オントロジーと推論技術を活用することで、文脈的情報を動的にモデル化し、意味的コンテキストに基づいてサービスが知的に適応可能となる。これにより、モバイルおよび無線システムにおける適応性と相互運用性が向上する。

ABSTRACT

In the field of ubiquitous computing, a class of applications called context-aware services attracted great interest especially since the emergence of wireless technologies and mobile devices. Context-aware application can dynamically capture a range of information from its environment and this information represents a context, the application adapts its execution according to this context. An important challenge in ubiquitous computing is dealing with context. Ontologies presents the most promising instrument for context modeling and managing due to their high and formal expressiveness and the possibilities for applying ontology reasoning techniques. In this paper, we present an ontology based approach for the development of context aware services.

研究の動機と目的

• 複雑で動的なコンテキストをユビクアスコンピューティング環境で管理する課題に対処する。
• 従来のコンテキスト管理の限界を克服し、形式的で機械処理可能なコンテキストモデルを導入する。
• コンテキストの変化の意味的理解に基づいて、知的かつ自動的なサービス適応を可能にする。
• 標準化されたオントロジーに基づくモデリングを通じて、コンテキスト対応アプリケーションの相互運用性と再利用性を向上させる。
• 意味的推論を用いて、モバイルおよび無線環境におけるスケーラブルで拡張可能なサービス適応を支援する。

提案手法

• コンテキストセンシング、オントロジーモデリング、サービス適応コンポーネントを統合した多層アーキテクチャを設計する。
• オントロジーを用いて、ユーザー、場所、デバイスなどのコンテキストエンティティおよびそれらの関係を形式的に表現する。
• 意味的推論エンジンを用いて、生のセンサデータとオントロジー規則から新たなコンテキスト状態を推論する。
• オントロジーに基づく変換ルールを用いて、コンテキストの変化をサービス適応ポリシーにマッピングする。
• 標準的なウェブサービスおよびオントロジー技術（例：OWL、RDF、WS-*）を用いてアーキテクチャを実装し、プラットフォーム非依存性を確保する。
• 実世界のモバイルシナリオでの動的適応を示すプロトタイプを通じて、アプローチの妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 どのようにしてオントロジーを効果的に活用して、ユビクアスコンピューティング環境における動的なコンテキストをモデル化および管理できるか？
• RQ2 リアルタイムで意味的認識されたサービス適応を可能にするために必要なアーキテクチャ的コンポーネントは何か？
• RQ3 オントロジーに基づく推論は、コンテキスト対応サービス適応の正確性と応答性をどのように向上させるか？
• RQ4 このアーキテクチャは、多様なモバイルおよび無線アプリケーション間で相互運用性と再利用性をどの程度サポートできるか？
• RQ5 オントロジー駆動型コンテキスト適応システムの性能およびスケーラビリティ特性は何か？

主な発見

• 提案されたオントロジーに基づくアーキテクチャは、形式的意味的モデリングを通じて、動的かつコンテキスト対応のサービス適応を可能にする。
• オントロジー上の意味的推論により、低レベルのセンサデータから高レベルのコンテキスト状態を推論できる。
• このアーキテクチャは、異種プラットフォーム間でコンテキスト対応サービスの相互運用性と再利用性を向上させることを示している。
• プロトタイプ実装は、ユーザーの位置やデバイスの利用可能性などのコンテキスト変化に応じてサービスを適応させることに成功している。
• 標準化されたオントロジー言語（例：OWL）の使用により、システムの保守性と拡張性が向上している。
• 意味的抽象化を通じてコンテキストモデリングとサービス論理を分離することで、スケーラブルなコンテキスト管理が可能になっている。