des modifications li ´ees `a la structure et au comportement de l’entit ´e logiciel tout en proposant une r ´eponse aux changements survenus `a son environnement d’ex ´ecution ;
• Adaptation architecturale (en temps r ´eel) : elle concerne les changements ef- fectu ´es dans l’un des composants du syst `eme ou bien dans les interactions entre eux en utilisant un mod `ele architectural bien d ´efini du syst `eme ;
• Adaptation structurelle : elle signifie le changement dynamique de type des com- posants de l’application. En effet, ce type d’adaptation consiste en la mise `a jour de sa structure en pr ´eservant son comportement et ses services ;
• Adaptation comportementale : cette forme d’adaptation permet de d ´esigner les changements dynamiques dans la phase de l’ex ´ecution d’un composant logiciel d’une mani `ere non intrusive ;
• Adaptation de contenu : elle d ´esigne toute transformation et toute manipula- tion des contenus concernant l’information de contexte en se basant sur les ca- ract ´eristiques de l’application et des terminaux utilis ´es `a un moment donn ´e.
1.4.2/ LES ALGORITHMES D’ADAPTATION DE CONTENU
Pour la planification d’adaptation de contenu, il existe plusieurs modules d’adaptation qui ont ´et ´e utilis ´es dans le processus d’adaptation. En effet, dans les travaux de G. Berhe, l’adaptateur de contenu fond ´e sur le moteur d’adaptation des donn ´ees `a base des mo- dules permet de pr ´eparer `a l’adaptation de contenu `a travers l’utilisation d’un algorithme g ´en ´eral de la pr ´eparation de l’adaptation de contenu (cf figure 1.16.
L’instanciation de l’adaptateur `a travers l’algorithme g ´en ´eral d’instanciation des adapta- teurs de contenu (cf figure 1.17) permet l’adaptation de donn ´ees `a leur contexte d’utilisa- tion. Pour chaque service `a adapter par l’application, le module d’adaptation s ´electionne les op ´erateurs d’adaptation de donn ´ees n ´ecessaires pour adaptater le contenu `a leur contexte d’utilisation.
FIGURE1.17 – Algorithme g ´en ´eral d’instanciation des adaptateurs de contenu [Berhe05]
Les algorithmes dans les travaux de G. Berhe, L. Brunie, JM. Pierson [Berhe05] per- mettent d’aboutir `a un r ´esultat adapt ´e au contexte d’utilisation pour un media donn ´e (au- dio, vid ´eo, . . .). Ainsi, le processus d’adaptation de contenu permet de fournir la possibilit ´e de garder le r ´esultat g ´en ´er ´e et de le mettre en cache local pour servir `a la r ´eutilisation une prochaine situation contextuelle identique.
Nous avons propos ´e, dans ce premier chapitre, un ´etat de l’art des les ap- proches de la sensibilit ´e au contexte les plus utilis ´ees. Dans le but d’ ´etudier la possibilit ´e d’utiliser ces approches dans un environnement sensible au contexte, nous avons ´etudi ´e ces approches selon la richesse et la qualit ´e des informations qu’elles permettent de d ´ecrire, leur degr ´e de formalisme, et la possibilit ´e de leur utilisation dans diff ´erents types de syst `emes.
• Commenc¸ant par les mod `eles architecturales classiques, la sensibilit ´e au contexte des applications interactives pr ´esente de nombreuses difficult ´es d’utilisation dans le monde r ´eel. Les approches paires/triplets sont ca- ract ´eris ´ees par une pauvret ´e d’expressivit ´e et la simplicit ´e des donn ´ees qu’elles repr ´esentent. De ce fait, elles ne permettent pas de d ´ecrire les observables, ni les relations entre les informations de contexte, ni les r `egles d’interpr ´etation.
• Les approches de sensibilit ´e contextuelle `a base de collaboration entre composants permettent de d ´ecrire des relations entre les informations de contexte `a travers une collaboration entre composants, mais leurs appli- cations aux syst `emes existants restent limit ´ees : cela est d ˆu `a la difficult ´e de description qu’engendre ce type d’approche.
• Les approches orient ´ees mod `ele sont des approches prometteuses car elles utilisent non seulement un mod `ele formel pour d ´ecrire le contexte, mais elles offrent aussi un m ´eta-mod `ele de description qui peut ˆetre r ´eutilis ´e par plusieurs a pplications. Les approches orient ´ees mod `ele existantes ne prennent pas en compte la description des r `egles d’in- terpr ´etation de contextes de haut niveau, ni la mod ´elisation des capteurs. Ces approches offrent une possibilit ´e d’extension pour permettre la des- cription de nouveaux types de relations entre les informations de contexte et ainsi la possibilit ´e d’int ´egrer les notions qui manquent.
• Les approches bas ´ees sur la logique sont des approches formelles. Ces approches permettent de raisonner sur les informations de contexte pour d ´eduire de nouvelles valeurs du contexte ou pour g ´en ´erer des r ´eactions au niveau de l’application ou du syst `eme. En pratique, ces approches orient ´ees ontologies sont des approches formelles qui tirent parti des ca- ract ´eristiques des ontologies pour mod ´eliser le contexte. En effet, les ca- ract ´eristiques de partage et de distribution des donn ´ees ont ´et ´e exploit ´ees afin de d ´efinir des m ´eta-mod `eles de description du contexte. De plus, les moteurs d’inf ´erence fournis par les ontologies ont ´et ´e utilis ´es pour d ´eduire des contextes de haut niveau `a partir des donn ´ees collect ´ees.
Synth `ese du chapitre
L’objectif de l’ ´etude que nous avons effectu ´ee consiste `a montrer l’apport de chaque ap- proche de mod ´elisation de la sensibilis ´e au contexte dans le but d’utiliser l’une d’elles pour mod ´eliser les informations de contexte associ ´ees aux applications sensibles au contexte.
Ainsi l’objectif du chapitre suivant est une ´etude comparative des diff ´erentes approches les plus expressives et les plus prometteuses pour la description du contexte dans un environnement sensible au contexte.
CLASSIFICATION DES DIFFERENTES´
APPROCHES DE LA SENSIBILISATION
AU CONTEXTE
I
NTRODUCTIONAvec les syst `emes d’information pervasifs, les ´equipements d’interactions informatiques communiquent et collaborent ensemble en percevant le contexte global et en r ´eagissant proactivement (sans intervention explicite de l’utilisateur) afin de fournir des services adapt ´es `a l’utilisateur et aux applications. Le fait d’ajouter la sensibilit ´e au contexte `a une application interactive dans un environnement pervasif revient `a d ´ecrire les informa- tions associ ´ees `a ce contexte et `a sa gestion. En effet, la sensibilit ´e s’appuye sur les informations fournies par les mod `eles de contexte qui se chargent de d ´ecrire le contexte associ ´e `a ces applications. `A ce stade, les mod `eles `a base d’ontologies sont les moyens de repr ´esenter le contexte des environnements pervasifs en formulant l’ensemble des connaissances dans ce domaine.
Nous commenc¸ons ce chapitre par une premi `ere section qui permet de d ´ecrire l’ ´etude comparative entre les diff ´erentes approches de la sensibilit ´e au contexte d ´ej `a cit ´ees (qui proviennent de la litt ´erature), puis dans une deuxi `eme section nous d ´ecrivons le mod `ele particulier PIVOn (Pervasive Information Visualization Ontology) construit `a base de quatre mod `eles d’ontologies. Nous finissons le chapitre par une derni `ere section dans laquelle nous proposons une classification des approches `a base d’ontologie.
2.1/
N
OTRE ETUDE COMPARATIVE´
2.1.1/ SUIVANT LES CRITERES DE COMPARAISON`
Apr `es une ´etude des diff ´erentes approches existantes de la sensibilit ´e au contexte, la comparaison s’est faite sur deux crit `eres fondamentaux : la mod ´elisation des ´el ´ements de contexte et les param `etres d’adaptation au contexte.
A ce niveau, nous prouvons la n ´ecessit ´e d”utilisation de ce deux crit `eres tout en r ´ef ´erents aux diff ´erents r ˆoles de chacun dans la r ´eponse aux principaux objectifs de mod ´elisation de contexte lors de la conception d’une application interactive pervasive. En ce qui
concerne les ´el ´ements de contexte, la mod ´elisation de la sensibilit ´e au contexte se base sur la d ´efinition de ces ´el ´ements constituants le contexte courant. Or, les ´el ´ements de contexte repr ´esentent tous les composants physiques et organisationnels de ce contexte, qui permettent `a mieux informer sur les situations courantes contextuelle. En effet, r ´epondant `a la d ´efinition du contexte, l’ ´el ´ement de contexte en r ´ealit ´e caract ´erise une entit ´e de l’application. Une coh ´erence entre cet ´el ´ement qui a d ´ej `a d ´efinit comme l’en- tit ´e de l’application et l’information de contexte est ´etablie dans l’application, qui per- met d’apporter l’information la plus directement utilisable en termes de prise en compte du contexte. Si nous prenons l’exemple de l’ ´el ´ement Localisation dans les applica-
tions mobiles pervasives, nous remarquons que son utilisation comme un ´el ´ement de contexte est n ´ecessaire et indispensable afin dons le renseignement sur la mobilit ´e dy- namique d’utilisateurs. Ainsi, pour mod ´eliser le contexte d’utilisation des syst `emes perva- sifs, tous les ´el ´ements constituant ce contexte se r ´eunissent afin qui peuvent ˆetre utilis ´es pour caract ´eriser la situation courante contextuelle. Pour les param `etres d’adaptation au contexte, la conception des applications pervasives n ´ecessite la prise en consid ´eration de l’ensemble de param `etres d’adaptation pour que ces applications puissent ˆetre uti- lis ´ees en adaptant le contexte qui l’ entoure au moment de l’utilisation de celui-ci sur des terminaux, par des utilisateurs, dans des environnements et emplacements sp ´ecifiques.
LE PREMIER CRITERE` :LA MODELISATION DES´ EL´ EMENTS DE CONTEXTE´
La mod ´elisation des ´el ´ements de contexte est une des caract ´eristiques importantes pour favoriser et am ´eliorer la sensibilit ´e au contexte dans les environnements pervasifs. En ef- fet, cette mod ´elisation est consid ´er ´ee comme une ´etape indispensable pour la conception et le d ´eveloppement des syst `emes interactifs dans ces environnements. La mod ´elisation des ´el ´ements de contexte consiste `a traiter et `a analyser l’ensemble des informations contextuelles contenues dans un domaine pr ´ecis sous formes d’une repr ´esentation abs- traite, soit au niveau de la structure des donn ´ees, soit au niveau s ´emantique. Ainsi, un contexte doit ˆetre bien mod ´elis ´e `a travers ses ´el ´ements sous une forme appropri ´ee afin de favoriser son utilisation, son partage, sa r ´eutilisation et donc son adaptation aux objets de l’environnement.
Le trois tableaux que nous pr ´esentons (tables 2.1, 2.2 et 2.3) sont le r ´esultat de notre ´etude comparative des diff ´erentes approches de la sensibilisation au contexte. Nous commenc¸ons dans le premier tableau (cf table2.1) par une classification de l’ensemble des approches suivant qu’elles ont des approches ontologiques ou non.
Cette classification nous permet de regrouper les approches selon leurs points communs. Nous commenc¸ons dans ce premier tableau, afin de traiter le premier crit `ere li ´e `a la mani `ere de d ´ecrire et de mod ´eliser les informations de contexte.
Un mod `ele de contexte utilise une structure de donn ´ee pour repr ´esenter les informations de contexte. Dans notre ´etude, nous proposons une comparaison entre les diff ´erentes approches au niveau de la structuration des donn ´ees suivant qu’il sagit d’une structure simple (comme dans les approches attribut/valeur) ou d’une structure complexe (comme dans les approches `a base d’ontologies `a travers la d ´efinition de concepts, de sous classes, . . . ).
Prenons, tout d’abord, l’exemple de la structuration des donn ´ees de contexte dans les approches paires/triples (attribut, valeur)/(attribut, valeur, degr ´e) : l’auteur propose l’utili- sation de la structure des donn ´ees la plus simple pour la mod ´elisation des informations
TABLE2.1 – ´Etude comparative sur la d ´efinition des structures de donn ´ees
contextuelles. L’attribut repr ´esente un ´el ´ement de contexte comme la localisation de l’uti- lisateur. La valeur est la valeur actuelle de cette information. Le degr ´e repr ´esente la certi- tude de coh ´erence. Cette repr ´esentation est caract ´eris ´ee par sa facilit ´e d’impl ´ementation. Cependant, elle manque d’une force d’expressivit ´e et ne permet pas de pr ´esenter les re- lations entre les ´el ´ements de contexte.
Prenons, maintenant, l’exemple d’une approche bas ´ee sur les ontologies : dans CONON, la structure des donn ´ees est repr ´esent ´ee sous forme de concepts qui sont organis ´es dans un graphe dont les relations peuvent ˆetre des relations s ´emantiques ou bien des relations de composition et d’h ´eritage. `A travers une structure de donn ´ees hi ´erarchique, un vocabulaire repr ´esentatif peut ˆetre facilement fourni et permet l’interpr ´etation des in- formations contextuelles.
Dans le deuxi `eme tableau (cf table2.2) ,nous commenc¸ons notre ´etude en d ´esignant l’ensemble des ´el ´ements de contexte qui ont ´et ´e le plus souvent utilis ´es dans les ap- proches de la sensibilit ´e de contexte. Un ´el ´ement du contexte est celui qui d ´ecrit les points d’adaptations. Il fait partie des descriptions des caract ´eristiques de l’environne- ment qui d ´ecrit des param `etres des r ´ef ´erences ou bien des pr ´ef ´erences. La premi `ere ´etape consiste `a ´etudier la sensibilit ´e au contexte et `a d ´efinir les ´el ´ements constituant l’environnement en cours. Ces ´el ´ements servent apr `es dans la phase d’adaptation. Ils d ´efinissent les connaissances r ´egularisant un environnement pervasif et les points seuils de cet environnement (les param `etres de r ´ef ´erences et les pr ´ef ´erences de l’utilisateur). L’ensemble des ´el ´ements de contexte est une conjonction de plusieurs sous ensembles : Utilisateur, Physique, Organisationnel, et Spatio-Temporel.
TABLE2.2 – ´Etude comparative des ´el ´ements du contexte
de ce contexte :
Pour chaque ´el ´ement de contexte, d ´efinit le sous-ensemble de cet ´el ´ement de contexte. Prenant l’exemple suivant de le sous-ensemble de l’ ´el ´ement de contexte spatio-temporel qui est d ´efini par :
P(S T) = { { CS T1}, { CS T2} }tels que CS T1=Location et CS T2=Time.
Dans le cas d’une application de t ´el ´ediagnostic le contexte Localisation peut avoir
plusieurs valeurs comme par exemple :
CS T1=( CHIRURGICAL ROOM, CONSULTATION ROOM , OFFICE )
Chaque travail sur la sensibilit ´e au contexte utilise une suite des ´el ´ements pour le d ´efinir et le repr ´esenter : notamment le temps, le r ´eseau, la localisation, l’utilisateur, le terminal, l’environnement, l’activit ´e et la t ˆache. Ces ´el ´ements sensibles au contexte sont exprim ´es dans un mod `ele de contexte qui int `egre un mod `ele de donn ´ee. Suite `a notre ´etude com- parative (cf table2.2), nous remarquons que les approches `a base d’ontologies sont les plus compl `etes en terme d’ ´el ´ements pris en compte dans la sensibilit ´e au contexte, alors que les autres approches n’utilisent que quelques ´el ´ements.
Finissant par le troisi `eme tableau (cf table2.3), nous comparons la mod ´elisation de la sensibilit ´e au contexte dans les diff ´erentes approches `a travers les langages de mod ´elisations utilis ´es par chacune d’entre elles. En effet, les approches de la sensibi- lisation `a base des ontologies font appel `a une mod ´elisation s ´emantique du contexte, ex- prim ´ee par un langage formel (OWL, RDFs) pour la description des diff ´erents ´el ´ements situ ´es dans ce contexte et ce n’est pas le cas des approches non ontologiques. La repr ´esentation du contexte, en particulier au moyen des langages du Web s ´emantique peuvent fournir une richesse et une d ´efinition rigoureuses des ´el ´ements de contexte.
TABLE2.3 – ´Etude comparative des langages de mod ´elisation
`
A ce stade, nous pouvons conclure que les m ´ethodes les plus int ´eressantes pour la mod ´elisation de la sensibilit ´e de contexte sont celles fond ´ees sur les ontolo- gies. Elles permettent, tout d’abord, de capturer une grande vari ´et ´e d’ ´el ´ements de contexte surtout dans un environnement informatique omnipr ´esente. Aussi, les ontologies permettent la d ´efinition d’un vocabulaire commun des informa- tions de contexte `a travers un langage formel, flexible et extensible afin de per- mettre l’interop ´erabilit ´e s ´emantique. Les ontologies permettent de fournir un rai- sonnement efficace sur les connaissances de contexte.
Discussion
LE DEUXIEME CRIT` ERE` :LES PARAMETRES D` ’ADAPTATION AU CONTEXTE
La conception des applications interactives dans des environnements pervasifs n ´ecessite la prise en consid ´eration de l’ensemble de param `etres d’adaptation pour que ces appli- cations puissent ˆetre utilis ´ees sur des terminaux, par des utilisateurs, dans des envi- ronnements et emplacements sp ´ecifiques. De plus, ces applications doivent faire face au dynamisme de changement de contexte d’utilisation pour r ´ealiser des activit ´es et at- teindre les objectifs appropri ´es des utilisateurs. Pour garantir une utilisation confortable et adaptable des applications interactives dans les environnements pervasifs, beaucoup de param `etres entrent en jeu :
• L’adaptation par rapport aux ´el ´ements du contexte :
L’application doit assurer un niveau d’adaptation par la prise en consid ´eration d’un grand nombre d’ ´el ´ements qui peuvent ˆetre sensibles au contexte (utilisa- teur, terminal, environnent, . . . ). Le comportement de ces applications interactives doit ˆetre en corr ´elation avec les capacit ´es mat ´erielles et logicielles de l’ensemble des composants du contexte (la diversit ´e des terminaux mobiles, la diversit ´e des pr ´ef ´erences d’utilisateurs, . . . ) ;
• Le raisonnement logique :
Ce param `etre permet la d ´eduction et la pr ´ediction des nouvelles informations du contexte ;
• Le type d’adaptation de l’information :
G ´en ´eralement le type d’adaptation de l’information au contexte est d ´etermin ´ee selon l’acquisition de l’information de contexte et son adaptation. En effet, l’adap- tation au contexte est consid ´er ´ee soit comme ´etant une r ´eaction ou comme une int ´egration. Dans [El11], l’adaptation au contexte est consid ´er ´ee comme ´etant une r ´eaction `a l’aspect dynamique de l’environnement qu’elle permet d’associer direc- tement une perception d’une information de contexte `a une action d’adaptation qui sera efficace `a la sensibilit ´e au contexte. Une adaptation r ´eactive ne poss `ede pas une repr ´esentation interne du mod `ele de l’environnement, ainsi elle ne fournit pas une m ´ethodologie g ´en ´erale d’adaptation au contexte.
Dans [Harr06], une adaptation par int ´egration est r ´ealis ´ee `a travers une repr ´esentation interne d’un mod `ele de contexte en montrant la structure des in- teractions dans un environnement donn ´e. Le processus d’adaptation dans le cas d’int ´egration permet non seulement de donner une structure g ´en ´erale, mais aussi d’imposer le respect de l’ensemble des r `egles et des propri ´et ´es li ´ees aux actions de l’environnement pervasif ;
• La gestion d’adaptation :
Dans les syst `emes interactifs sensibles au contexte, la manipulation des informa- tions de contexte se r ´ealise soit `a travers une gestion centralis ´ee soit `a travers une gestion distribu ´ee ;
• Les techniques d’adaptation :
Elles consistent `a d ´efinir l’ensemble des m ´ecanismes qui permettent de modifier le comportement d’application pour qu’il soit compatible avec le contexte d’utilisation en cours ;
• La description des relations entre les informations de contexte :
Ces relations permettent dans une application sensible au contexte de d ´eduire de nouvelles situations pertinentes et de les lier avec des politiques d’adaptation et des r `egles d’interpr ´etation.
Les applications interactives s’ex ´ecutent dans un environnement pervasif dynamique. Par cons ´equent, ces applications doivent d ´etecter les changements de l’environnement et adapter leurs comportements en fonction de ces changements. En abordant une com- paraison au niveau de diff ´erents param `etres d’adaptation adopt ´ees par les approches `a base d’ontologique (cf table2.4), nous constatons que les approches `a base d’ontologies sont les plus approches qui ont men ´e `a une adaptation g ´en ´eralis ´ee et r ´eutilisable (par exemple au niveau du type d’adaptation concern ´ee et consid ´er ´ee dans les plus part des approches comme une int ´egration de l’environnement et non pas comme une r ´eaction).
TABLE2.4 – ´Etude comparative au niveau des param `etres d’adaptation au contexte
Les caract ´eristiques fondamentales d’un syst `eme interactif sensible au contexte peuvent se r ´esumer en quelques points. En effet, ce syst `eme doit offrir un ser- vice complet, transparent et qui satisfasse les besoins d’utilisateurs. Ce syst `eme doit en plus surveiller le contexte et les param `etres d’acc `es au service qu’il offre aux utilisateurs. Le syst `eme doit aider l’usager dans ses t ˆaches principales et