RICERCA ITALIANA     

Programma di ricerca

ESTEEM: Emergent Semantics and cooperaTion in multi-knowledgE EnvironMents - Metodi e strumenti avanzati per la collaborazione semantica in comunita' virtuali su web

Università di riferimento

Politecnico di MILANO - ELETTRONICA E INFORMAZIONE - MILANO(MI)

Responsabile dell'Unità di ricerca

Letizia TANCA

Descrizione

Lo scopo della ricerca svolta da PoliMI è lo sviluppo di metodologie avanzate, metodi e tecniche per i) gestione dell'informazione con caratteristiche di mobilità, per supportare utenti in movimento che necessitano di un accesso coordinato a servizi e risorse dati condivise; ii) progettazione di basi di dati dipendenti dal contesto, semistrutturate e di piccole dimensioni da memorizzare su supporti ridotti, che vanno dai computer palmari, ai cellulari, alle smartcard o targhette RFId ; iii) sincronizzazione basata su aspetti semantici tra diverse sorgenti di informazione e supporti di dimensioni ridotte.
Lo studio metodologico produrrà inoltre un applicativo di supporto, mentre i metodi e le tecniche per la gestione di basi di dati di piccole dimensioni verranno applicati in un prototipo dimostrativo, coordinato con l'architettura di riferimento P2P middleware definita nel progetto.

Come scenario applicativo considereremo personale medico sparso per il mondo che necessita di condividere informazioni mediche (ad esempio, siti di ospedali, basi di dati cliniche, rapporti di ricerca, come anche dispositivi mobili del personale medico) al fine di migliorare il processo decisionale e di ridurre il tasso di errori medici. Un dottore, potenzialmente equipaggiato di un disposivo portabile come un PDA o un telefono cellulare, può essere interessato a inserire i dati relativi allo stato del paziente e ottenere tutte le informazioni in proposito, come i sintomi della malattia e i possibili trattamenti. Questo richiede l'integrazione di sorgenti disparate, spesso dal web, che non sono note a priori.

Lo scenario prevede pertanto sistemi aperti, collegati in rete, e peer-based, secondo il paradigma del semantic grid, dove non si ipotizza una conoscenza a priori è alcuna relazione tra le parti , le quali possono essere costituite da dispositivi mobili o fissi. L'interazione tra tali dispositivi è transiente, poichè è condizionata dalla disponibilità di reti e supporti: infatti, la natura dei dispositivi considerati e la diversità dell'ambiente influiscono pesantemente sulla loro interazione e di conseguenza sui metodi e le tecniche di cooperazione.

Verranno approfondite tecniche avanzate di caching per affrontare i problemi di disponibiltà di rete sopra citati, permettendo ai singoli partecipanti di mantenere memorizzata la porzione di dati necessaria, mentre gli altri frammenti di informazione, memorizzati in nodi diversi, verranno interrogati solo in presenza di una connessione disponibile.

Il contesto mobile e dinamico all'interno del quale cooperano i dispositivi determina la porzione di dati locale, che, a causa della quantità limitata di memoria disponibile, deve essere continuamente aggiornata, in base a criteri semantici e dipendenti dal contesto. Inoltre, devono essere considerate tecniche di accesso ai dati attente al consumo di potenza per gestire il problema del tempo di vita limitato delle batterie dei dispositivi.

Pertanto nell'applicazione precedentemente descritta il dispositivo del medico deve ospitare differenti porzioni di conoscenza, che dipendono dal tempo e dal contesto specifico, ed è scopo del sistema selezionare queste porzioni dinamicamente.

Lo scenario risultante pone le basi per lo studio di una metodologia per lo sviluppo di basi di dati di dimensioni molto piccole, dipendenti dal contesto e sensibili al consumo di potenza, considerando anche algoritmi e tecniche appropriate relative all'architettura di riferimento P2P middleware definita nel progetto.

Fase 1

La fase 1 è composta da cinque Attività principali, descritte in dettaglio nel seguito; ognuna di esse sarà preceduta da uno studio approfondito della letteratura esistente.

Attività 1.1

In questa Attività PoliMI svilupperà la metodologia che guida la selezione della porzione di dati che deve essere mantenuta nel dispositivo mobile; diverse dimensioni di analisi [3] per determinare il contesto forniscono le diverse prospettive rispetto alle quali il dispositivo mobile può essere visto e che sono usate per stabilire il suo ambiente. Le dimensioni identificate e i relativi valori determinano la scelta delle informazioni da memorizzare sul micro-dispositivo, che verranno in realtà selezionate a tempo di esecuzione. Allo scopo di formalizzare e successivamente ottenere in modo automatico questa vista (l'ambiente del dispositivo), le dimensioni verranno modellate in una struttura gerarchica, basata su un grafo diretto aciclico, che permette di considerare una specifica ontologica dei concetti considerati e di modellare inoltre vincoli semantici tra le diverse dimensioni.

Risultati dell'Attività 1.1

D4.1: Rapporto tecnico che descrive uno studio comparativo e la prima versione della metodologia sopra citata.

Attività 1.2

Questa Attività verrà svolta da PoliMI congiuntamente alle altre unità operative. L'attività consisterà nel raccogliere i requisiti per lo scenario applicativo di ESTEEM. La raccolta dei requisiti sarà svolta attraverso interviste e questionari. Il risultato sarà quindi utilizzato per verificare sulla carta i prodotti delle altre attività.


Risultati dell'Attività 1.2

DALL.1: (sviluppato in coordinamento con tutte le unità operative): Rapporto tecnico che definisce i requisiti dello scenario applicativo.

Attività 1.3

Verranno sviluppati i metodi e le tecniche per la selezione automatica citati nell'Attività 1.1, inseriti in un ambiente per lo più ignoto; il grafo orientato aciclico delle dimensioni contribuirà alla selezione automatica e all'interpretazione delle risorse condivise da importare sul dispositivo. Si consideri l'esempio già illustrato di comunità semantica costituita allo scopo di permettere collaborazioni scientifiche nel contesto medico; in questo caso i nodi mettono a disposizione diverse strutture e strumenti relativi alle risorse disponibili. Oltre a selezionare ed integrare in modo semanticamente coerente le risorse più appropriate fornite dai diversi nodi, lo scopo specifico delle tecniche considerate sarà quello di soddisfare i vincoli imposti dal contesto del dispositivo. Ad esempio, durante una visita a domicilio, un medico che necessita di informazioni riguardanti i sintomi di una malattia rara può ricercare, utilizzando un palmare o un telefono cellulare, basi di dati mediche e rapporti di ricerca via web per ottenere un supporto alla diagnosi. Ovviamente non dovrà essere disorientato dai diversi formati dei documenti ottenuti, dalla discrepanza lessicale dei relativi contenuti e dalle informazioni inutili per l'ambiente nel quale sta operando (sintomi da malattie tropicali in un paziente eschimese), invece, l'informazione più significativa dovrà essere presentata nella forma più adeguata per il contesto e il dispositivo in uso. L'obiettivo dei metodi e delle tecnologie sviluppati in questa Attività è di conseguenza la ricerca e la possibile memorizzazione delle informazioni necessarie da tenere sul dispositivo portatile, adeguando le stesse al contesto locale.

Risultati dell'Attività 1.3

D4.2: Rapporto tecnico che comprende: i) uno studio comparato per; ii) una specifica per ; iii) i metodi e le tecniche proposti per l'individuazione automatica e l'estrazione delle risorse informative da importare nei micro-dispositivi.
Particolare attenzione verrà posta nel mantenere la coerenza con il modello semantico e con l'architettura proposti nel progetto.

Attività 1.4

Lo scopo di questa Attività è lo sviluppo di un protocollo di sincronizzazione. Quando i concetti di interesse vengono scoperti e selezionati dalle sorgenti di dati, può risultare utile raccogliere sul dispositivo molti altri concetti che sono in relazione con questi. Tuttavia, poiché i dispositivi portabili hanno memoria limitata, strategie di risoluzione dinamica dei conflitti devono essere concepiti, basandosi su varie nozioni di vicinanza, eventualmente semantica, al fine di decidere quali dati debbano essere tenuti e quali scartati.

Risultati dell'Attività 1.4

D4.3: Rapporto tecnico contenente: uno studio comparativo e una descrizione formale del protocollo di sincronizzazione.


Attività 1.5

Questa attività si occuperà di definire la specifica di alto livello dell'architettura ESTEEM, in collaborazione con le altre unità operative. L'architettura offrirà un serie di servizi per un accesso integrato e "fidato" ai dati distribuiti tra i membri di una comunità semantica, e per la formazione e gestione di comunità semantiche basate sul consenso. Tutti questi servizi risulteranno accessibili attraverso un strato di software multicanale e adattativo, abilitando la localizzazione e la selezione di risorse informative di interesse che dovranno essere accessibili dai micro-dispositivi.

Risultati dell'Attività 1.5

DALL.2 (sviluppato in coordinamento con tutte le unità operative): Rapporto tecnico per la definizione della architettura ESTEEM ad alto livello, e per la specifica WSDL di tutti i servizi offerti.
UNIROMA sarà il coordinatore dei prodotti e sarà responsabile della specifica del livello di cooperazione P2P e dei servizi di integrazione dei dati.


Fase 2

Lo scopo principale delle attività della seconda fase sarà lo sviluppo dei prototipi e la loro integrazione nell'architettura di riferimento.

Attività 2.1

In questa attività la metodologia per la selezione della porzione dei dati da far risiedere sul dispositivo verrà completata e formalizzata e lo strumento di supporto alla metodologia sarà sviluppato in accordo con i risultati dell'Attività 1.1 .

Risultati dell'Attività 2.1

D4.4: Rapporto definitivo sulla metodologia.
D4.5: Prototipo dello strumento di supporto alla metodologia

Attività 2.2

Questa attività produrrà il modulo di supporto della sincronizzazione dell'architettura del progetto, che in accordo con i risultati dell'Attività 1.3, integrerà la selezione automatica delle risorse sulla base del contesto all'interno del livello di cooperazione P2P, mediante l'implementazione del protocollo di sincronizzazione presentato nell'Attività 1.4. Dal lato dispositivo, il modulo di sincronizzazione sarà integrato nel prototipo del DBMS per dispositivi mobili presentato in [4].

Risultati dell'Attività 2.2

D4.6: Implementazione prototipale del modulo di sincronizzazione.


Attività 2.3

Il raggiungimento degli scopi del progetto richiede la definizione di una architettura omnicomprensiva per ESTEEM, che prenda in considerazione tutti gli aspetti precedentemente evidenziati.
PoliMI sarà partecipe nella progettazione dei servizi di localizzazione e selezione dei dati, del modulo di sincronizzazione semantica, e della loro integrazione nell'architettura globale.

Al fine di supportare la progettazione dell'architettura ESTEEM e far emergere tutti i problemi relativi all'interazione dei servizi sviluppati dalle varie unità operative, l'attività di progettazione includerà lo sviluppo di un prototipo mock-up per i servizi sviluppati dal PoliMI, come descritto nell'Attività 2.2 .

Risultati dell'Attività 2.3

DALL.3: (sviluppato in coordinamento con tutte le unità operative) Rapporto tecnico sull'architettura.
DALL.4: (sviluppato in coordinamento con tutte le unità operative) Prototitpo mock-up e dati collezionati durante la fase di testing.


Attività 2.4

PoliMI svolgerà questa Attività congiuntamente alle altre unità operative. L'Attività consisterà nell'implementazione e integrazione del dimostratore, per illustrare l'uso e la fattibilità della piattaforma ESTEEM su un caso reale. L'implementazione del dimostratore di ESTEEM sarà basata sui servizi dell'architettura ESTEEM. PoliMI sarà responsabile dello sviluppo dei moduli del dimostratore relativi ai prototipi menzionati precedentemente.

Risultati dell'Attività 2.4

DALL.5: (sviluppato in coordinamento con tutte le unità operative) Rapporto tecnico che illustra il dimostratore integrato, così come i risultati della sperimentazione nel contesto dello scenario applicativo.