Abstract Danielex

Dottorato in Architettura, Costruzioni e Struttura VII ciclo
Titolo : Smart Village oltre la sommatoria delle Smart
House
Coordinatore: Stefano Lenci
La tendenza delle nostre abitazioni si sta
avvicinando ad una situazione in cui le residenze
sono composte da piccoli laboratori “sparsi
ovunque” nell’ambiente: inseriti nei muri, nei tavoli,
nel frigo e in altri oggetti d’uso quotidiano,
cooperanti fra loro ed “invisibili” all’uomo. Oggi non
è ancora possibile realizzare un tale scenario con
costi limitati; è però possibile sfruttare dispositivi
sempre più performanti.
Nell’ultimo decennio si è assistito ad un’evoluzione
della capacità di elaborazione dei tradizionali
personal computer e alla nascita di dispositivi
elettronici di uso comune che interagiscono con
l’uomo per aumentare le funzionalità di interazione
attraverso una decentralizzazione del rapporto tra
l’uomo e la tecnologia.
Le discipline nelle quali si colloca questo lavoro di
tesi sono la domotica e l’ubiquitous computing; con
particolare attenzione allo studio dei sistemi multi
agente, quale può essere un insieme di attori in un
ambiente condiviso.
La domotica è una disciplina che si occupa
dell’integrazione dei dispositivi elettronici, degli
elettrodomestici e dei sistemi di comunicazione e di
controllo che si trovano nelle abitazioni. Le nostre
case sono ricche di dispositivi dotati di unità di
elaborazione sempre più evolute; la tendenza negli
ultimi anni è di dotare tali dispositivi anche della
capacità di comunicare tra di loro e con il mondo
esterno, grazie anche a efficaci sistemi di
comunicazione, cablati e non, disponibili a basso
costo. L’evoluzione della capacità di elaborazione e
comunicazione dei dispositivi presenti in una casa
ha permesso la progettazione e la realizzazione di
sistemi integrati di automazione domestica sempre
più complessi e utili alla vita dell’uomo nella propria
abitazione. Grazie all’evoluzione tecnologica degli
ultimi anni, si sta raggiungendo l’obiettivo di
importare nei sistemi tradizionali domotici alcuni
The tendency in the housing sector is approaching a
situation in which dwellings are composed of small
laboratories that are "widespread anywhere" in the
environment: they are embedded in walls, tables,
fridge and other objects of daily use, which
cooperate and are "invisible" to man. Today it is
impossible to realise such a scenario with limited
costs; it is however possible to take advantage of
highly performing devices.
In the last decade we have seen an evolution of the
processing capability of traditional personal
computers and the creation of electronic devices
for everyday use that interact with man to increase
the interaction functionalities through a
decentralisation of the relation between man and
technology.
This work falls within domotics and ubiquitous
computing, with special reference to the study of
multi-agent systems, such as a set of actors in a
shared environment.
Domotics deals with the integration of electronic
devices, household appliances and communication
and control systems used in dwellings. Our houses
are full of devices provided with very advanced
processing units; the tendency of the last few years
has been to provide these devices also with the
capability of communicating mutually and with the
external world through efficacious communication
systems, both wired and wireless ones, available at
low cost. The evolution of the processing and
communication capability of the devices used in the
house has permitted to design and develop very
complex domestic automation integrated systems
that are very useful for the life of men in their
dwellings. Thanks to the technological evolution of
the last few years, we are approaching the goal of
providing traditional domotic systems with methods
that satisfy high-level requirements, by taking
advantage of artificial intelligence techniques, such
metodi in grado di soddisfare esigenze d’alto livello
sfruttando tecniche d’intelligenza artificiale come la
pianificazione dinamica.
L’ubiquitous computing (o ubicomp) è un modello
post-desktop di interfaccia umano-macchina, in cui
l’elaborazione delle informazioni è stata
interamente integrata all’interno di oggetti e
attività di tutti i giorni. Tale ambiente evoluto in cui
l’uomo svolge le proprie attività e trova supporto
nelle decisioni prende il nome di Smart House. Si
delinea il concetto “edificio intelligente” o meglio
conosciuto come Building Automation, identifica
quelle costruzioni progettate e costruite in modo da
consentire la gestione integrata e computerizzata
degli impianti tecnologici, delle attrezzature
informatiche e delle reti di comunicazione. Questi
edifici sono capaci di ottimizzare i cicli di vita dei
loro sistemi costitutivi e delle loro attrezzatura, di
ridurre i costi di occupazione e di accrescere la
produttività
organizzativa
attraverso
una
progettazione e gestione corrette. Le tecnologie
informatiche e di telecomunicazioni costituiscono lo
strumento privilegiato per il raggiungimento di
questo obiettivo, consentendo l’integrazione delle
risorse impiantistiche presenti nell’edificio.
Gli approcci commerciali tecnici della Building
Automation se pur in ridotta scala sono stati
spostati nel mercato della Home Automation per
cui la Smart House sta diventando una situazione
reale dove i margini di miglioramento sono ormai
sempre più ridotti, mentre è possibile arrivare ad un
visione (già presente negli USA) di agglomerati di
Smart House. Approcci simili alla building
automation ora possono essere allargati verso un
nuovo scenario: un agglomerato di Smart House
ovvero uno Smart Village composto da abitazioni
intelligenti che si coordinano per raggiungere
obiettivi prefissati grazie proprio alla raggiunta
capacità di coordinazione interna.
Per la natura del sistema abitativo della smarthouse
e del village ovvero per la complessità del sistema
che prende la forma di un sistema gerachico
all’interno dell’abitazione ma di correlazione a
livello del village adottare l’approccio AgentOriented è un modo ottimale per decomporre il
sistema complesso, utilizzando l’agente come
chiave d’astrazione ideale per modellare le
dipendenze e le interazioni tra i componenti. Infatti
l’agente è definito come un’entità di elaborazione
situato in un determinato contesto e può agire in
modo flessibile e autonomo per risolvere i suoi
obiettivi.
La modellazione di tale ambiente si avvale di Tropos
as dynamic planning.
The ubiquitous computing (or ubicomp) is a postdesktop model of human-machine interface, in
which information processing has been entirely
integrated inside objects and activities of everyday
use. The evolved environment where man carries
out his activities and is supported in decisions is
known as Smart House. The concept of "intelligent
building", better known as Building Automation,
identifies buildings that are designed and built in
such a way to permit the integrated computerised
management of technological installations, IT
equipment and communication networks. These
buildings optimise the life cycle of their systems and
equipment, reduce employment costs and increase
the organisational productivity through correct
design
and
management.
The
IT
and
telecommunication technologies represent the
privileged instrument for the fulfilment of this
target, and allow for integrating the installation
resources of the building.
Although on a smaller scale, the technical marketing
approaches of Building Automation have been
moved to the Home Automation market, so that
Smart Houses are becoming a real situation with
smaller and smaller improvement margins, it being
possible to proceed to a vision (already available in
the US) of agglomerations of Smart Houses.
Approaches similar to the building automation can
now be widened towards a new scenario: an
agglomeration of Smart Houses, that is to say a
Smart Village composed of intelligent houses that
coordinate to fulfil the set targets thanks to their
internal coordination capacity.
Because of the characteristics of the dwelling
system of smarthouses and smartvillages, i.e.
because of the complexity of the system, which is
configured as a hierarchical system inside the house
and as a correlated system inside the village, the
adoption of an Agent-Oriented approach is an ideal
way to break down the complex system, using the
agent as ideal abstraction key to model
dependencies and interactions among components.
In fact, the agent is defined as a processing entity
situated in a specific context that acts in a flexible,
autonomous way to achieve its own objectives.
The modelling of such an environment takes
advantage of Tropos, a new methodology based on
the paradigm of multi-agent systems that supports
the designer throughout the software development
process, from needs analysis to system
implementation. It intends to offer a structured
approach to software development, based on the
che è una nuova metodologia basata sul paradigma
dei sistemi multi-agente che supporta il progettista
in tutto il processo di sviluppo del software,
dall’analisi dei requisiti all’implementazione del
sistema. Essa vuole offrire un approccio strutturato
allo sviluppo del software, basato sulla costruzione
di modelli concettuali definiti secondo un linguaggio
di modellazione visuale, i cui elementi base sono
concetti quali agente (attore), credenze, obiettivi,
piani e intenzioni. Tropos si caratterizza per tre idee
chiave: i) le nozioni di agente, goal, piani e altre
nozioni mentalistiche sono usate lungo tutte le fasi
di sviluppo del software; ii) l’adozione di un
approccio allo sviluppo del software guidato dai
requisiti anzich´e dai vincoli dettati dalla
piattaforma di implementazione scelta; iii) la
costruzione di modelli concettuali seguendo un
approccio trasformazionale di tipo incrementale.
L’obiettivo sarà riuscire a dimostrare attraverso
delle simulazioni in ambiente virtuale che un
agglomerato di abitazioni che si coordinano in
modo autonomo e con finalità predefinite possono
raggiungere tali scopi in modo più performante
rispetto ad una gestione individuale
construction of conceptual models defined
according to a visual modelling language, whose
basic elements are concepts such as agent (actor),
credence, objectives, plans and intentions. Tropos is
characterised by three key ideas: i) the notions of
agent, goal, plans and other mentalistic notions are
used throughout all the software development
stages; ii) the adoption of an approach to software
development guided by requirements rather than
restrictions determined by the implementation
platform; iii) the construction of conceptual models
according to a transformational approach of
incremental type.
The objective will be to demonstrate through
simulations in virtual environment that an
agglomeration of dwellings that coordinate
autonomously with predefined goals may achieve
the said goals with higher performances than
individual management.