Esperimenti_laboratorio di fisica per la scuola superiore
Il Web Semantico applicato agli edifici intelligenti
1. Politecnico di Torino
Dipartimento di Automatica e Informatica
Accademia
dell‟hardware e del
software libero
e-Lite Research Group Adriano Olivetti
http://elite.polito.it
Il Web Semantico applicato agli
edifici intelligenti
Fulvio Corno – fulvio.corno@polito.it
2. Politecnico di Torino
Dipartimento di Automatica e Informatica
Accademia
dell‟hardware e del
software libero
e-Lite Research Group Adriano Olivetti
http://elite.polito.it
Il Web elite.polito.it
Semantico applicato agli
edifici intelligenti
www.slideshare.net/fulvio.corno
Fulvio Corno – fulvio.corno@polito.it
3. Argomenti
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
3 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
4. 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
4 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
5. Il Web Semantico in 15 minuti
Il Web Semantico applicato agli edifici intelligenti
6. 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
6 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
7. Semantic Web
“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… http://www.w3.org/2001/sw/
…let the machine do most of the work!!!
7 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
8. 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
8 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
10. Risorse e descrizioni
this resource is suitable for
the title of this PhD students Descrizione
resource is
“Introduction to
the Semantic Risorsa
Web”
this resource was
the author of this created on April
resource 14th, 2009
is L. Farinetti
this resource is
related to
the quality of this computer science,
resource is high, knowledge
according to F. representation and
Corno metadata
10 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
11. Risorse e descrizioni
Level = PhD students
Title = Descrizione
“Introduction to
the Semantic Risorsa
Web”
Date =
Author = 2009-04-14
L. Farinetti
Topic = {computer
science, knowledge
Quality = high representation,
metadata}
Rated by F. Corno
11 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
16. Tecniche di classificazione dei contenuti
Vocabolari controllati
Tassonomie
Thesauri
Faccette
Ontologie
Folksonomie
Altro...
… Molti derivano dalla scienza biblioteconomica
16 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
17. 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
17 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
19. Esempio: costruiamo un’ontologia
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
19 Evento Accademia "C.
08/11/2011
Olivetti"
20. Esempio: costruiamo un’ontologia
A piece of furniture consisting of a seat, legs, back, and
often arms, designed to accommodate one person.
chair
20 Evento Accademia "C.
08/11/2011
Olivetti"
23. Esempio: costruiamo un’ontologia
Something I can sit on
“sittable”
chair seat stool bench
23 Evento Accademia "C.
08/11/2011
Olivetti"
24. Esempio: costruiamo un’ontologia
Something I can sit on
“sittable”
table
chair seat stool bench
24 Evento Accademia "C.
08/11/2011
Olivetti"
25. Esempio: costruiamo un’ontologia
Something I can sit on
“sittable”
Something designed for sitting
“for_sitting”
table
chair seat stool bench
25 Evento Accademia "C.
08/11/2011
Olivetti"
30. 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/
30 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
31. Linked Open Data cloud
May 2007
31 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
32. Primi Linked Data
DBpedia GeoNames
Rappresenta Database geografico di
l‟informazione strutturata oltre 8 milioni di nomi
presente su Wikipedia e la geografici
pubblica su Web in RDF Scaricabile ed utilizzabile
Permette interrogazioni gratuitamente
sofisticate sulle http://www.geonames.org/
informazioni di Wikipedia
Permette ad altri data set
di collegarsi a Wikipedia
32 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
33. Principali primi data set
DBLP Computer science bibliography Project Gutenberg Literary works in
Richard Cyganiak, Chris Bizer (FU the public domain
Berlin) Piet Hensel, Hans Butschalowsky (FU
DBpedia Structured information from Berlin)
Wikipedia Revyu Community reviews about
Universität Leipzig, FU Berlin, OpenLink anything
DBtune, Jamendo Creative Commons Tom Heath, Enrico Motta (Open
music repositories University)
Yves Raimond (University of London) RDF Book Mashup Books from the
Amazon API
Geonames World-wide geographical
database Tobias Gauß, Chris Bizer (FU Berlin)
Bernard Vatant (Mondeca), Marc Wick US Census Data Statistical information
(Geonames) about the U.S.
Musicbrainz Music and artist database Josh Tauberer (University of
Pennsylvania), OpenLink
Frederick Giasson, Kingsley Idehen
(Zitgist) World Factbook Country statistics,
compiled by CIA
Piet Hensel, Hans Butschalowsky (FU
Berlin)
33 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
41. September 2011
“Linking Open Data cloud diagram, by Richard Cyganiak and Anja Jentzsch. http://lod-cloud.net/”
41 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
42. 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?
42 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
44. 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
44 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
45. …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!
45 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
46. 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
46 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
47. 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
47 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
49. Esempio
Domotica
49 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
50. Esempio
Domotica
50 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
51. Esempio
Quanti ingegneri
servono per accendere
una lampadina?
Domotica
Abbiamo speso tanti
soldi per funzionalità
che già avevamo (ma fa
tanto cool )
51 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
52. 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 tradizionale, questi
• In un impianto remoto
comportamenti sono cablati in modo inflessibile
Via Internet o telefono, accendi flessibilità e funzionalitàcasa di
• Guadagniamo
il riscaldamento nella
montagna • Invisibile all’utente finale
Porte, finestre, tapparelle motorizzate
Minor sforzo per comandare parti pesanti
52 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
53. Il principio di funzionamento
Sensori e comandi
di vario tipo
Bus Domotico
(bassa tensione)
Alimentatore
Circuiti di
Tensione 220V
comando
Fonte: bTicino
53 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
54. Il principio di funzionamento
Configurazione di
indirizzi per ciascun
dispositivo
Fonte: bTicino
54 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
55. Il principio di funzionamento
Cosa succede in
realtà
Indirizzo X
Indirizzo X
Fonte: bTicino
55 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
65. 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!
65 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
66. Tecnologie per la Domotica
Basate su un “bus” Senza fili
Basate sui fili elettrici Derivate dall‟informatica
66 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
67. 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
67 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
69. 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
69 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
70. Architettura di sistema
Mobile, Web, Home Display,
Multi Touch, Accessibility,
User
Natural language, …
Interface
Data ERP,Web services, Stream
processors, Datawarehouse
analysis
Device abstraction, Event
Dog abstraction, State abstraction,
Bundles Rules engine, …
Ethernet,Wi-Fi, USB
Bus-to-IP gateway
GW GW Bus-to-serial gateway
Domotic bus (wired, wireless)
D D D D D D D D Domotic devices (switches,
buttons, relays, sensors, meters,
…)
70 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
72. Diversi aspetti nello stesso modello
Building
Thing IsIn / contains
Building
Environment
Controllable
House Building Apartment
Plant
Electric
System Lamp hasState
Room
OnOff
hasFunctionality State
Control
Functionality
Discrete
OnOff State
Functionality
State
Functionality
72 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
78. 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
78 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
92. In-Home Display videos
DFP: Direct Feedback of GSE: Goal Setting for consumed
istantaneous Power Energy
94 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
106. Riferimenti e link
Dog2.0 information, documentation and downloads
http://domoticdog.sourceforge.net
Publications:
http://elite.polito.it/publications-mainmenu-81
108 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011
107. 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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http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/it/
109 Evento Accademia "C. Olivetti" 08/11/2011