RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

Guide Adattative, Context-aware e Multimediali su Dispositivi Mobili

Università di riferimento

Università degli Studi di UDINE - MATEMATICA E INFORMATICA - UDINE(UD)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Luca CHITTARO

Descrizione

L'attività di ricerca dell'Unità di Udine si concentrerà su due aspetti essenziali del framework integrato di guida mobile context-aware che verrà congiuntamente realizzato dalle tre Unità di ricerca durante il progetto: il primo riguarda la gestione della context-awareness, mentre il secondo riguarda lo studio di opportune modalità di visualizzazione ed interazione con le informazioni fornite dalla guida. Le soluzioni sviluppate verranno valutate sperimentalmente con studi su campioni di utenti. Verrà inoltre analizzato un dominio applicativo (il training sportivo) su cui saranno sperimentate le idee proposte e verrà realizzato un prototipo di guida mobile per il supporto all'attività di training all'aperto basato sull'utilizzo del framework sviluppato nel corso del progetto.

L'Unità di ricerca di Udine ha un'esperienza significativa nei settori dell'Information Visualization (Chittaro, 2001; Chittaro e Combi, 2003; Chittaro, Combi e Trapasso, 2003; Chittaro e Burigat, 2004), dei dispositivi mobili (Chittaro e De Marco, 2004; Chittaro, 2004b; Chittaro, 2003; Chittaro e Dal Cin, 2002) e della loro integrazione (Chittaro e Camaggio, 2002; Chittaro, 2004a; Burigat e Chittaro, 2005).

Primo anno del progetto

Nel corso del primo anno del progetto, l'unità di Udine studierà la parte del framework che riguarda la definizione degli aspetti di context-awareness che possono essere determinati a partire dall'utilizzo delle informazioni sullo stato (ad esempio, posizione, parametri fisiologici, …) e sul comportamento (ad esempio, spostamento, interazione con il dispositivo, …) dell'utente. Verranno considerate con particolare attenzione le informazioni derivabili dall'analisi di dati provenienti da sensori di uso comune quali i dispositivi GPS.
La prima fase riguarderà l'individuazione delle informazioni che costituiscono il contesto. Tale fase dovrà essere svolta in stretto contatto con le altre Unità operative del progetto in modo da poter considerare le diverse esigenze che emergono dai 3 domini applicativi considerati (turistico, sportivo, museale).
La seconda fase riguarderà lo studio di metodologie e tecniche adeguate al monitoraggio ed all'acquisizione dei dati necessari alla determinazione del contesto ed al suo utilizzo nel tempo. Particolare attenzione verrà dedicata all'analisi dei dati relativi alla posizione corrente dell'utente ed ai suoi cambiamenti, principalmente attraverso l'utilizzo di dispositivi GPS. Per sfruttare l'informazione posizionale nel modo più adeguato, dovranno essere impiegate soluzioni che consentano di migliorare l'accuratezza dei dati, quali algoritmi di filtraggio e fonti ausiliarie di correzione degli errori (ad esempio, il sistema EGNOS che consente di migliorare la precisione dei dati forniti dal GPS). L'unità di ricerca di Udine si occuperà inoltre di individuare modalità di sfruttamento innovative dell'informazione posizionale proveniente dai sensori, utilizzandola ad esempio per derivare dati che vengono normalmente ottenuti attraverso dispositivi dedicati (ad esempio, nel caso della guida sportiva, la sequenza di dati posizionali può essere utilizzata per ricavare informazioni relative al consumo energetico di una persona, se combinata con informazioni sul percorso e le caratteristiche dell'utente). Ciò renderà possibile fornire un numero maggiore di informazioni agli utenti rispetto alle soluzioni esistenti, evitando allo stesso tempo la necessità di utilizzare una combinazione di dispositivi hardware di difficile integrazione che inoltre ridurrebbe l'autonomia del dispositivo mobile.
Saranno inoltre studiate specifiche soluzioni che consentano alla guida mobile di fornire un supporto alla navigazione dell'utente anche in parziale o totale assenza di informazione posizionale (ad esempio, nel caso di una guida turistica cittadina, potrebbero essere fornite all'utente informazioni ausiliarie che gli permettano di ottenere punti di riferimento per orientarsi all'interno dell'ambiente, oppure potrebbe essere implementata una procedura interattiva che consenta all'utente di fornire manualmente al sistema informazione utile al fine di individuare la posizione corrente e, in base a tale informazione, poter guidare l'utente nei passi successivi).
Durante il primo anno di progetto, l'Unità di Udine, avvalendosi anche del supporto di esperti in medicina dello sport, si occuperà inoltre dello studio e della definizione dei requisiti e delle specifiche per una guida mobile indirizzata al supporto di attività di training sportivo all'aperto, e ne inizierà l'implementazione. Si approfondira' come una guida mobile possa supportare gli utenti prima, durante e dopo un'attività di training sportivo. Successivamente, si studiera' come l'analisi dei dati GPS relativi alla posizione dell'utente permetta di derivare informazioni funzionali all'attivita' di training (ad esempio, consumo energetico) e si progetteranno opportune visualizzazioni di tali informazioni sullo schermo di dimensioni limitate del dispositivo mobile. Si studieranno anche le problematiche di supporto alla navigazione che, nel caso considerato, deve tenere conto della limitata attenzione che, durante l'attivita' sportiva, l'utente puo' prestare al dispositivo. Le informazioni sull'attivita' di training ed il supporto alla navigazione verranno fornite con un approccio multimodale, in modo da evitare che l'utente debba costantemente consultare lo schermo del dispositivo per ottenerle. Cio' potra' portare ad individuare soluzioni efficaci anche per altri contesti dove va minimizzata la distrazione dell'utente mobile.


Risultati attesi alla fine del primo anno:

• Modulo software per l'acquisizione, il filtraggio e l'analisi delle informazioni contestuali attraverso l'utilizzo di sensori di uso comune (con particolare riferimento ai dispositivi GPS)
• Modulo software per il supporto alla navigazione in assenza di informazioni posizionali
• Prototipo parziale di guida sportiva
• Documento di descrizione dei moduli software di acquisizione, filtraggio e analisi delle informazioni contestuali acquisite dai sensori e di supporto alla navigazione in assenza di dati posizionali
• Documento di analisi e specifica dei requisiti del prototipo di guida sportiva


Secondo anno del progetto

Durante il secondo anno del progetto, l'unità di Udine studierà la parte del framework che riguarda le modalità di visualizzazione e di interazione per l'accesso alle informazioni fornite da una guida mobile. Verranno principalmente tenute in considerazione le caratteristiche di usabilità, che sono cruciali nelle applicazioni di tipo mobile. In particolare, verranno affrontate le problematiche tipiche del contesto mobile, quali le limitate capacità di input e di output (schermi ridotti, audio limitato, difficile interazione durante il movimento, etc.), l'utilizzo in condizioni estremamente varie, l'eterogeneità della base di utenti, più larga di quella dei personal computer e composta da un maggior numero di individui poco esperti nell'uso dei calcolatori e con minori possibilità di ottenere supporto durante l'utilizzo.
Una disciplina che, negli ultimi anni, ha affrontato da diversi punti di vista la tematica della visualizzazione interattiva ed efficace di informazioni è l'Information Visualization (Card et al., 1999; Spence, 2001; Ware, 2004). Purtroppo, le tecniche di Information Visualization proposte in letteratura sono tipicamente concepite per sistemi desktop e non sono in generale efficacemente utilizzabili nel contesto dei dispositivi mobili, poiché questi soffrono di gravi limitazioni sia nella quantità di informazioni visualizzabili (dovuta alla ridotta dimensione dei display ed alla loro bassa risoluzione), sia nella potenza di calcolo disponibile per la visualizzazione (dovuta alla scarsa potenza di calcolo riservata alla gestione della grafica). Pertanto, obbiettivi dell'attività di ricerca saranno la definizione e lo sviluppo di soluzioni di visualizzazione che permettano di superare le limitazioni dei dispositivi mobili utilizzati, sia concependo degli adattamenti di tecniche note provenienti da altri contesti, sia proponendo idee originali.
Una caratteristica fondamentale delle guide mobili, che permette di fornire agli utenti supporto alla navigazione nel mondo fisico e, in generale, servizi di tipo location-based, è l'utilizzo di mappe geografiche dell'area nella quale si trova l'utente, sulle quali vengono normalmente sovrapposte vari tipi di informazioni (ad esempio, indicazione di percorsi, punti di interesse, etc.). Verranno quindi studiate e sperimentate tecniche appropriate per gestire mappe elettroniche e per semplificare l'interazione dell'utente con tali strumenti e con le informazioni che essi forniscono. A tal fine, verranno esplorati approcci innovativi basati sia sull'utilizzo della grafica 2D che di quella 3D, tema ancora scarsamente esplorato nel contesto dei dispositivi mobili e che, a fronte di vantaggi dati dalla maggiore naturalezza d'uso e dalla quantità di dati visualizzabile, soffre di problematiche di navigazione nello spazio informativo e di risorse computazionali necessarie. La ricerca svolta dall'Unità di Udine terrà esplicitamente conto di tali problemi, esplorando anche la possibilità di sfruttare, nella presentazione delle informazioni geografiche all'utente, nuovi standard aperti internazionali, quali X3D (Web3D, 2004) e OpenGL ES (Khronos, 2004).
Oltre allo sviluppo di soluzioni per la visualizzazione delle informazioni, un altro task fondamentale sarà costituito dallo studio di soluzioni di interfaccia che consentano all'utente di navigare ed analizzare le informazioni messe a disposizione da una guida mobile (ad esempio, le informazioni sui punti di interesse) in modo semplice ed efficace. Infatti, in spazi informativi complessi le persone spesso si disorientano, tendono a perdersi e non riescono ad ottenere le informazioni di cui necessitano. Ciò è dovuto a diversi fattori, quali ad esempio, grandezza dello spazio informativo, insufficienti indizi spaziali per l'orientamento, organizzazione confusa delle informazioni, elevato carico cognitivo per la comprensione, utilizzo di metafore scorrette, etc. Nel contesto dei dispositivi mobili, è inoltre necessario osservare che la ridotta quantità di informazioni visualizzabile in un dato momento rende la navigazione e la ricerca delle informazioni un'attività ancor più critica per l'utente rispetto a sistemi desktop. Nel corso dell'attività di ricerca, tali problemi verranno affrontati sia mediante l'introduzione di soluzioni che facilitino intrinsecamente la comprensione, l'orientamento e la localizzazione delle informazioni, sia mediante l'utilizzo di strumenti e funzionalità che aiutino l'utente nel manipolare ed esaminare da diversi punti di vista i dati forniti dalla guida, fornendo un supporto semiautomatico alle decisioni. Ad esempio, verrà esplorata la possibilità di adattare le Dynamic Queries (Ahlberg, Williamson e Shneiderman, 1992), strumenti che vengono solitamente utilizzati in ambito desktop per l'esplorazione di insiemi di dati, per fornire agli utenti una modalità rapida e di facile utilizzo per effettuare query sui dati ed ottenere una presentazione visuale dei risultati.
Contemporaneamente alle precedenti attività, verranno eseguite opportune valutazioni sperimentali su utenti per verificare l'efficacia delle soluzioni impiegate (in termini di usabilità) e per meglio comprendere le modalità di interazione degli utenti con le guide mobili, al fine di informare i successivi passi dello sviluppo.
Durante il secondo anno, inoltre, l'unità di Udine implementera' i moduli software per la visualizzazione delle informazioni e l'interazione con esse che sono parte del framework, e li utilizzera' per completare l'implementazione della guida mobile.

Risultati attesi alla fine del secondo anno:
• Modulo software per la visualizzazione di informazioni geografiche (mappe 2D/3D, percorsi, punti di interesse, …)
• Modulo software per l'interazione con le informazioni fornite dalla guida (esplorazione e interrogazione dei dati)
• Prototipo finale di guida mobile sportiva
• Rapporto sulle soluzioni tecniche adottate per la visualizzazione e l'interazione con i dati forniti dalla guida
• Rapporto sugli studi con utenti
• Rapporto tecnico sulla guida mobile sportiva