il web semantico applicato agli edifici intelligenti

Il Web Semantico applicato agli

edifici intelligenti

Fulvio Corno – [email protected]

Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica

e-Lite Research Group http://elite.polito.it

Accademia

dell‟hardware e del

software libero

Adriano Olivetti

Il Web Semantico applicato agli

edifici intelligenti

Fulvio Corno – [email protected]

Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica

e-Lite Research Group http://elite.polito.it

Accademia

dell‟hardware e del

software libero

Adriano Olivetti

elite.polito.it

www.slideshare.net/fulvio.corno

Argomenti

08/11/2011 Evento Accademia "C. Olivetti" 3

Il Web Semantico in 15 minuti

La domotica oggi

principio di funzionamento, servizi possibili, vincoli e investimenti

La domotica… semantica

ambienti intelligenti grazie a gateway semantici

Al servizio dell‟uomo

interfacce uomo-macchina e uomo-casa

intelligenza ambientale per il supporto di anziani e disabili

relazione tra domotica, ausili, strumenti elettronici

La domotica domani

non solo automazione: intelligenza, comunicazione, multimedialità,

integrazione con terminali mobili

Chi sono?


Politecnico di Torino

Gruppo di ricerca e-Lite del Dipartimento di Automatica e

Informatica (dal 2001) – http://elite.polito.it

e-learning, e-interaction, e-intelligence

Fulvio Corno

Professore associato al Politecnico

Temi di ricerca:

servizi ed applicazioni “intelligenti” su rete Internet

usabilità e accessibilità di sistemi informatici

domotica ed ambienti domotici intelligenti

Collaboratori principali

Laura Farinetti, Dario Bonino, Luigi De Russis, Emiliano Castellina

Il Web Semantico in 15 minuti

Il Web Semantico applicato agli edifici intelligenti

In 15 minuti? Impossibile


Corso introduttivo (~20 ore)

“Semantic Web: Technologies, Tools, Applications”

http://elite.polito.it/teaching-mainmenu-69/master-a-phd-mainmenu-94/56-01lhviu-semweb

Mini-seminario introduttivo (~2 ore)

Introduction to Semantic Web Technologies

http://elite.polito.it/teaching-mainmenu-69/master-a-phd-mainmenu-94/57-01mktiu01mkziu

































Semantic Web

Evento Accademia "C. Olivetti" 7

“Seconda” generazione delle tecnologie Web

Web 2.0 3.0

“Conceptual structuring of the Web in an explicit

machine-readable way”

(Tim Berners-Lee)

In altre parole…

…let the machine do most of the work!!!

http://www.w3.org/2001/sw/

08/11/2011

http://www.w3.org/People/Berners-Lee/

Principi chiave


Il Semantic Web è il Web

Stesse tecnologie di base, approccio evolutivo

Decentralizzato (incompleto, incoerente)

Fornisce affermazioni esplicite a proposito di risorse web

Autori, fornitori originari dell‟informaizone

Intermediari (umani e/o macchine)

I consumatori dell‟informazione determinano le conseguenze di tali affermazioni

„Ragionamento automatico‟ distribuito

08/11/2011

Current “hot” topics


http://www.w3.org/standards/semanticweb/

Risorse e descrizioni


Descrizione

Risorsa

this resource was

created on April

14th, 2009

the title of this

resource is

“Introduction to

the Semantic

Web”

the author of this

resource

is L. Farinetti

this resource is

related to

computer science,

knowledge

representation and

metadata

the quality of this

resource is high,

according to F.

Corno

this resource is suitable for

PhD students

Risorse e descrizioni


Descrizione

Risorsa

Date =

2009-04-14

Title =

“Introduction to

the Semantic

Web”

Author =

L. Farinetti

Topic = {computer

science, knowledge

representation,

metadata} Quality = high

Level = PhD students

Rated by F. Corno

Linguaggio per descrivere risorse


Meta-Informazione

(descrizione):

Diagramma:

Asserzione RDF

(tripletta):

triple (hasAuthor, URI, L.Farinetti)

URI L.Farinetti hasAuthor

Author =

L. Farinetti

Technology stack (W3C++)


Linked

Data

Triple stores

Thesauri:

SKOS

SWRL

Reasoning

Esempio

Evento Accademia "C. Olivetti" 14 08/11/2011

Sintassi RDF/XML


<?xml version="1.0"?> <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:contact="http://www.w3.org/2000/10/swap/pim/contact#"> <contact:Person rdf:about="http://www.w3.org/People/EM/contact#me"> <contact:fullName>Eric Miller</contact:fullName> <contact:mailbox rdf:resource="mailto:[email protected]"/> <contact:personalTitle>Dr.</contact:personalTitle> </contact:Person> </rdf:RDF>

08/11/2011

Tecniche di classificazione dei contenuti


Vocabolari controllati

Tassonomie

Thesauri

Faccette

Ontologie

Folksonomie

Altro...

… Molti derivano dalla scienza biblioteconomica

Ontologia


Un‟ontologia è una descrizione esplicita e condivisa di un

dominio di conoscenza

Concetti

Proprietà ed attributi dei concetti

Vincoli su proprietà ed attributi

Individui/istanze (spesso, ma non sempre)

Tramite un‟ontologia si definiscono

Un vocabolario comune

Una comprensione condivisa

08/11/2011

Evento Accademia "C.

Olivetti"

18

Esempio: costruiamo un’ontologia

chair

08/11/2011


Olivetti"

19


1.A piece of furniture consisting of a seat, legs, back, and often arms,

designed to accommodate one person.

2.A seat of office, authority, or dignity, such as that of a bishop.

a.An office or position of authority, such as a professorship.

b.A person who holds an office or a position of authority, such as

one who presides over a meeting or administers a department of

instruction at a college; a chairperson.

3.The position of a player in an orchestra.

4.Slang. The electric chair.

5.A seat carried about on poles; a sedan chair.

6.Any of several devices that serve to support or secure, such as a metal

block that supports and holds railroad track in position.

chair

08/11/2011


Olivetti"

20


A piece of furniture consisting of a seat, legs, back, and

often arms, designed to accommodate one person.

chair

08/11/2011


Olivetti"

21


chair seat stool bench

08/11/2011


Olivetti"

22


Something I can sit on



???

08/11/2011


Olivetti"

23



“sittable”


08/11/2011


Olivetti"

24


table



“sittable”

08/11/2011


Olivetti"

25




“for_sitting”

table

“sittable”

Something designed for sitting

08/11/2011


Olivetti"

26

Struttura dell’ontologia


“for_sitting”

table

“sittable”

08/11/2011


Olivetti"

27

Relazioni


“for_sitting”

table

“sittable”

is_a is_a is_a

is_a

is_a

is_a

room material

wood

is_a

classroom

dining room

is_a is_a

08/11/2011


Olivetti"

28

Relazioni


“for_sitting”

table

“sittable”

is_a is_a is_a

is_a

is_a

is_a

room material

wood

is_a

classroom

dining room

is_a is_a

made_of

made_of

08/11/2011

Ontology Web Language (OWL)

Evento Accademia "C. Olivetti" 29 08/11/2011

Il progetto “Linked Data”


Il Semantic Web richiede l‟esistenza di grandi quantità di

dati RDF tra di loro interconnessi sul Web

Linked Data è un‟iniziativa per collegare attraverso il web

dati correlati che precedentemente non erano connessi

Tecniche per pubblicare, condividere e collegare

frammenti di informazione e conoscenza usando RDF

Pubblicazione di “Data Set” disomogenei, interconnessi

A partire dal 2007

http://linkeddata.org/

Linked Open Data cloud


May 2007

Primi Linked Data

DBpedia GeoNames


Rappresenta

l‟informazione strutturata

presente su Wikipedia e la

pubblica su Web in RDF

Permette interrogazioni

sofisticate sulle

informazioni di Wikipedia

Permette ad altri data set

di collegarsi a Wikipedia

Database geografico di

oltre 8 milioni di nomi

geografici

Scaricabile ed utilizzabile

gratuitamente

http://www.geonames.org/

Principali primi data set


DBLP Computer science bibliography

Richard Cyganiak, Chris Bizer (FU Berlin)

DBpedia Structured information from Wikipedia

Universität Leipzig, FU Berlin, OpenLink

DBtune, Jamendo Creative Commons music repositories

Yves Raimond (University of London)

Geonames World-wide geographical database

Bernard Vatant (Mondeca), Marc Wick (Geonames)

Musicbrainz Music and artist database

Frederick Giasson, Kingsley Idehen (Zitgist)

Project Gutenberg Literary works in the public domain

Piet Hensel, Hans Butschalowsky (FU Berlin)

Revyu Community reviews about anything

Tom Heath, Enrico Motta (Open University)

RDF Book Mashup Books from the Amazon API

Tobias Gauß, Chris Bizer (FU Berlin)

US Census Data Statistical information about the U.S.

Josh Tauberer (University of Pennsylvania), OpenLink

World Factbook Country statistics, compiled by CIA

Piet Hensel, Hans Butschalowsky (FU Berlin)

Espansione Linked Data


July 2007



August 2007



November 2007



February 2008



September 2008


July 2009

Social

Science/Publishing/Libraries

Medicine/Biology

Geography

Music

Dictionary/Enciclopedia


September 2010


“Linking Open Data cloud diagram, by Richard Cyganiak and Anja Jentzsch. http://lod-cloud.net/”

September 2011

In sintesi…


Semantic Web

Grande “visione” di un Web intelligente

Probabilmente non sarà mai realizzata

Tecnologie del Semantic Web

RDF, OWL, SPARQL

Utilizzabili con profitto in molte applicazioni, Web o non-Web

Dati ed informazioni semantici

Linked Data, dati pubblici (anche governativi)

Disponibili oggi, facili tecnologie di accesso e pubblicazione

Semantici?

La domotica… oggi


Smart homes – Case intelligenti


The Aware Home Research Initiative

Georgia Institute of Technology.

E molte altre… vedi http://www.smarthome.duke.edu/smartcentral/urls.php

…ma cosa sono?


Ambienti domestici attrezzati con

Dispositivi automatizzati (luci, porte, finestre, elettrodomestici,

…)

Un sistema per poterli controllare (via pulsanti, computer,

cellulare, sensori, …)

Interfacciati con computer

Smart? Intelligenti?

Non scherziamo!

Smart homes – Case intelligenti


Istituti di ricerca

Università, ospedali

Grosse aziende

Produttrici di domotica (bTicino, Siemens, …)

Produttrici di elettronica di consumo (Nokia, Microsoft, …)

Prototipi “unici”

…e costosi!

Difficilmente replicabili a casa nostra

E per i comuni mortali?


Domotica

Domus (latino: casa) +

Automatica (greco: che funziona da solo)

Speciale componentistica che permette di controllare

tutti i dispositivi esistenti in casa

Componenti esistenti sul mercato

Richiede installatore specializzato

Integrazione con nuovi sistemi di stampo informatico

Ancora in stadio embrionale

Definizione

08/11/2011 48 Evento Accademia "C. Olivetti"

Esempio


Domotica

Esempio


Domotica

Quanti ingegneri servono per accendere

una lampadina?

Abbiamo speso tanti soldi per funzionalità

che già avevamo (ma fa tanto cool )

Altri esempi


Sistemi di illuminazione automatica

Controlla tutte le luci da un posto centrale

P.es.: spegni tutto quando nessuno è a casa

Riscaldamento controllabile da remoto

Via Internet o telefono, accendi il riscaldamento nella casa di

montagna

Porte, finestre, tapparelle motorizzate

Minor sforzo per comandare parti pesanti

• In un impianto tradizionale, questi comportamenti sono cablati in modo inflessibile

• Guadagniamo flessibilità e funzionalità

• Invisibile all’utente finale

Il principio di funzionamento


Fonte: bTicino

Bus Domotico

(bassa tensione)

Alimentatore

Sensori e comandi

di vario tipo

Tensione 220V Circuiti di

comando



Fonte: bTicino

Configurazione di

indirizzi per ciascun

dispositivo



Fonte: bTicino

Cosa succede in

realtà

Indirizzo X

Indirizzo X

Automazione

Comfort

Sicurezza

Comunicazione

Gestione energetica

Risparmio

Monitoraggio

Facilità d‟uso

Anziani

Disabili

Applicazioni della Domotica


Aree applicative


Comfort

Sicurezza

Risparmio

Comunicazione

Controllo

Automazione

Tende, tapparelle

Illuminazione

Luci, gruppi, scenari

Suono

Radio, Hi-Fi

Aree applicative


Comfort

Sicurezza

Risparmio

Comunicazione

Controllo

Telesoccorso

Un solo bottone

Videocontrollo

Controllo a circuito chiuso

Allarmi

Gas, sovratensioni, black-

out,allagamenti

Antifurto

Aree applicative


Comfort

Sicurezza

Risparmio

Comunicazione

Controllo

Gestione energia

Controllo potenza utilizzata

Distacco utenze secondo

soglie e priorità

Termoregolazione

Temperatura e profili

Aree applicative


Comfort

Sicurezza

Risparmio

Comunicazione

Controllo

Audio e video

(Video) Citofono

Stanza-a-stanza

Rete dati e segnali

Rete Computer

Telefono

TV e Satellite

Aree applicative


Comfort

Sicurezza

Risparmio

Comunicazione

Controllo

Controllo locale

Touch screen

Interfaccia su PC

Rete dati e segnali

Internet

Telefono

Smartphone

Versatilità

Rete

Domotica


Monitoraggio consumi energia


Interfacce utente

PC, Touch screen, Eye tracking iPhone


Nulla di nuovo, ma…


La chiave dei sistemi domotici è l‟integrazione di sistema

in un unico sistema

di molte sotto-funzioni diverse

che condividono la stessa infrastruttura

e sono in grado di interoperare

Quantomeno, se non si cambia il fornitore!

Tecnologie per la Domotica Basate su un “bus” Senza fili

Basate sui fili elettrici Derivate dall‟informatica


A cui si aggiunge …


Dispositivi dell‟elettronica di consumo

TV, DVD player, Hard disk recorder

Smart phone, Router ADSL

Hi-Fi, Home theater

Antifurti, Videosorveglianza

Sempre più “informatici”

Ma quasi sempre chiusi e privi di capacità di integrazione

Sovrapposizione di funzioni

Feroce lotta sul dominio del futuro

La domotica… semantica


Obiettivi


Integrazione tra sistemi multi-standard e multi-fornitore

Intelligenza ambientale

Personalizzazione dei comportamenti

Adattamento all‟utente

Automazione nelle scelte (in parte!)

Soluzione:

Modellazione semantica ad alto livello (ontologia domotica)

Software di controllo che interroga e ragiona sull‟ontologia

Architettura di sistema


D D D D D D D D Domotic devices (switches,

buttons, relays, sensors, meters,

…)

Domotic bus (wired, wireless)

GW Bus-to-IP gateway

Bus-to-serial gateway GW

Ethernet, Wi-Fi, USB

User

Interface

Mobile, Web, Home Display,

Multi Touch, Accessibility,

Natural language, …

Data

analysis

ERP, Web services, Stream

processors, Datawarehouse

Dog

Bundles

Device abstraction, Event

abstraction, State abstraction,

Rules engine, …

Ontologia domotica (DogOnt)


RDF

OWL

XML

XSD

Diversi aspetti nello stesso modello


Lamp

House

Plant

Electric

System

Controllable

Building

Thing

Building

Environment

Building Apartment

Room

IsIn / contains

OnOff

Functionality

Control

Functionality

Functionality

hasFunctionality

Discrete

State

OnOff

State

State

hasState

Frammento di modellazione di una stanza


Sample Room

Lamp

Switch

OnOffFunctionality

OnNotification

OffCommand

OnOffNotification

Functionality

OffNotification

OnOffState

OnOffState

hasState

OnCommand

hasFunctionality

hasCommand hasCommand

isIn isIn

hasState

hasFunctionality

hasNotification

hasNotification

generatesCmd

generatesCmd

Mini-domotica: valigetta KNX


GW

D

Mini-domotica: valigetta Z-Wave


GW

D

Texas Intruments eZ430-Chronos


Al servizio dell’uomo


Accessibilità, Usabilità, Domotica


Un ambiente domotico ha maggiori caratteristiche di

accessibilità, a patto che:

Il controllo del sistema domotico sia compatibile con le abilità

dell‟utente

Il controllo del sistema domotico sia compatibile con gli ausili

dell‟utente

L‟esistenza di un sistema domotico non crei ostacoli a nessuno

degli abitanti della casa

Maison Equipée


Interfacce d’accesso (1)


Interfacce d’accesso (2)


Interfacce su smartphone


Eye Tracking


DOGEye (& Touch)


Ausili come interfacce d’accesso (1)


Ausili come interfacce d’accesso (2)


Personalizzazione e adattamento


Visual rule builder


Visual Rules Builder: video


Intelligence + Security


OWL

Drools

SWRL

SPARQL

Risparmio energetico


In-Home Display videos

DFP: Direct Feedback of

istantaneous Power GSE: Goal Setting for consumed Energy


Grazie!

Fulvio Corno, [email protected]

La domotica… domani


Le prospettive


Intelligenza

Integrazione

Interfacce

Internet

Personalizzazione

Energia

Musica

Le prospettive


Riferimenti e link


Dog2.0 information, documentation and downloads

http://domoticdog.sourceforge.net

Publications:

http://elite.polito.it/publications-mainmenu-81

http://domoticdog.sourceforge.net/






Licenza d’uso


Questa presentazione è rilasciate con la licenza Creative

Commons “Attribuzione-Non commerciale-Condividi allo

stesso modo 2.5 Italia”

Siete liberi di riprodurre e modificare quest‟opera, per

scopi non commerciali, e citando la fonte. Eventuali

versioni modificate dovranno essere rilasciate con la

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