Context Aware System based on Bayesian Network driven Context Reasoning and Ontology Context Modeling

Kwang-Eun Ko,Kwee-Bo Sim 한국지능시스템학회 2008 INTERNATIONAL JOURNAL of FUZZY LOGIC and INTELLIGE Vol.8 No.4

Uncertainty of result of context awareness always exists in any context-awareness computing. This falling-off in accuracy of context awareness result is mostly caused by the imperfectness and incompleteness of sensed data, because of this reasons, we must improve the accuracy of context awareness. In this article, we propose a novel approach to model the uncertain context by using ontology and context reasoning method based on Bayesian Network. Our context aware processing is divided into two parts: context modeling and context reasoning. The context modeling is based on ontology for facilitating knowledge reuse and sharing. The ontology facilitates the share and reuse of information over similar domains of not only the logical knowledge but also the uncertain knowledge. Also the ontology can be used to structure learning for Bayesian network. The context reasoning is based on Bayesian Networks for probabilistic inference to solve the uncertain reasoning in context-aware processing problem in a flexible and adaptive situation.

Colored Petri-Net을 이용한 상황인식 서비스의 모델링과 검증 방법

한승욱(Seungwok Han),윤희용(Heeyong Youn) 한국정보과학회 2009 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.36 No.4

상황인식 서비스는 유비쿼터스 환경의 핵심으로 동적 환경에서 지능적이고 민감하게 동작하기 위해 상황과 서비스간의 연관관계를 명확하게 분류하기 위한 방법론이 요구된다. 기존의 모델링 방법들은 시나리오 중심의 상황정보 수집, 관리 그리고 표현에 초점이 맞추어 있다. 따라서 설계할 때 다양한 실제환경에 적용하여 상황인식 서비스 모델의 적합성을 검증하기는 힘들다. 본 논문에서는 colored Petri-Net을 응용한 모델링 방법을 제시한다. 모델은 상황 정보의 변화와 흐름의 표현과 평가에 초점을 두고 시간을 추가하여 수행시간제약에 대한 표현 및 평가가 가능하도록 하였다. 또한 상황 모델링 툴킷과 에이전트 기반의 상황인식 엔진 그리고 상황정보 시뮬레이터를 활용하여 에이전트 기반의 상황인식 서비스를 개발하였다. 본 논문에서 제안한 모델링 방법은 Usilvercare에 적용하여 실용성을 검증하였다. Context-awareness is one of the key features of ubiquitous paradigm. A methodology that is specifying the relationships between the contexts and services needs to be developed to intelligently and sensitively deal with dynamic environment. The existing models on context-aware modeling are difficult to verify the correctness of models with respect to timeliness. In this paper we propose an approach which includes timing constraint in the relations of the context model, and verify its effectiveness using colored Petri-Net. Moreover, a context-modeling toolkit including context-awareness engine and simulator is developed to support agent-based context-aware service. The effectiveness of the proposed methodology is demonstrated using an example of Usilvercare.

온톨로지 기반의 컨택스트 정보 모델링 기법

김진형,황명권,정한민,Kim, Jin-Hyung,Hwang, Myung-Gwon,Jung, Han-Min 한국디지털콘텐츠학회 2011 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.12 No.4

유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 주변 환경에 의해 발생하는 방대한 컨택스트 정보에 대한 모델 정의와 컨택스트 인지를 통한 지능적인 서비스 제공을 위하여 컨택스트 정보 처리, 관리 및 추론과 관련한 연구가 필수적으로 요구된다. 그러나 현재 컨택스트 인지 분야에서는 고수준의 서비스 지원을 위한 온톨로지 특성을 효과적으로 반영한 모델링 기법이 부재하며, 지능적인 추론(응용, 조합)을 지원하는 기법 부재 및 컨택스트 정보간 상호운용성 지원의 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구의 최종 목표는 실세계에 존재하는 실체(entity)에 대한 상태를 특징화하고 정의하기 위한 방법으로 육하원칙을 적용한 온톨로지 기반의 컨택스트 인지 모델링 기법 컨택스트 인지를 위한 육하원칙 온톨로지를 개발하고 보다 양질의 지능화된 컨택스트 인지 서비스를 제공하기 위해 컨택스트 정보에 대한 관리 및 컨택스트 추론을 지원하는 프레임워크를 개발함에 있다. Ubiquitous Computing is required to define models for broad context information occurrence by surrounding environment and to study how to model a mechanism for selectively collecting useful pieces of context information and providing relevant intelligent services. Further, studies are also required as to process of context information, and its maintenance and reasoning. However, current context-aware research area still lacks modeling technique that reflects the characteristics of ontology effectively for providing relevant intelligent services. It has also limitation about context reasoning and interoperability among context information. Therefore, this paper proposes ontology-based context-aware modeling technique and framework enabling efficient specification of context information for providing intelligent context-aware services that support context management and reasoning.

컨텍스트 분석 프레임워크의 UX모델링 적용에 대한 연구

박남춘(Park, Nam Choon),김명선(Kim, Myung Sun) 한국디지털디자인협의회 2015 디지털디자인학연구 Vol.15 No.1

UX디자인에 있어서 사용자의 실제 행동을 포함한 포괄적인 사용자 경험에 영향을 미치는 컨텍스트를 파악하는 것은 매우 중요하다. 컨텍스트는 UX모델링에 활용되는데, UX모델링은 사용자를 이해하고 그 행동 양식과 특징을 설명하는 상세한 모델을 설계하는 것을 말한다. 즉 좋은 UX디자인 해결안을 도출하기 위해서는 사용자와 관련된 컨텍스트 요소들의 구조와 관계를 파악할 수 있는 체계적인 분석 프레임워크를 기반으로 한 UX모델링이 필요하다. 본 연구에서는 사용자 행태로부터 추출한 컨텍스트 요소들의 관계를 파악한 뒤, UX디자인 프로세스 상에서 컨텍스트 요소가 사용자경험에 어떻게 영향을 주는지를 구조화하고 사용 행위 단계에 따른 컨텍스트 모델을 정의하였다. 이러한 컨텍스트 분석 프레임워크를 바탕으로 스마트폰 사진서비스의 컨텍스트를 분석하여 스마트폰 사진 행위 단계에 따른 컨텍스트 요소를 추출하고 3가지 컨텍스트 모델을 제시하였다. 그 이후에 스마트폰 사진서비스의 컨텍스트 모델을 중심으로 UX모델링 및 인터랙션 디자인, 프로토타이핑 단계에 적용하여 사례연구를 진행하였다. 프로토타이핑의 참여자 대상 평가를 통해 새로운 사진서비스에 대한 만족도가 기존의 사진서비스에 비해 높아진 것을 확인하였으며, 전문가평가를 통해 컨텍스트 분석 프레임워크의 유용성을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 컨텍스트 중심의 UX디자인 연구와 교육에 기여할 수 있을 것으로 기대한다. In UX design, it is important to understand and identify the context affecting the comprehensive user experience including the user"s actual behaviors. UX modeling refers to making a design model describing the behavior and characteristics of the potential user. In order to produce a successful UX solution, it is essential to develop a UX model based on a systematic analysis framework for identifying the structure and relationship of the elements associated with the user context. This study identifies a relationship between the elements extracted from the user’s behavior and context. Through systematizing how context influences the user experience in the UX design process and defining the context model corresponding to phase of user’s behavior, the present study analyzes the context of smartphone photo services using context analysis framework, and generated three context models of smartphone photo services. The authors conducted a case study that incorporated the UX modeling phase, the designing interaction phase, and the prototyping phase. The present study also includes the targeted participants’ evaluation on the prototype as well as experts’ verification of the validity of the study. The findings of the study are expected to contribute to the context-centered UX design research and education.

Development of Context Aware System based on Bayesian Network driven Context Reasoning Method and Ontology Context Modeling

Kwang-Eun Ko,Kwee-Bo Sim 제어로봇시스템학회 2008 제어로봇시스템학회 국제학술대회 논문집 Vol.2008 No.10

Uncertainty of result of context awareness always exists in any context-awareness computing. This falling-off in accuracy of context awareness result is mostly caused by the imperfectness and incompleteness of sensed data, because of this reasons, we must improve the accuracy of context awareness. In this article, we propose a novel approach to model the uncertain context by using ontology and context reasoning method based on Bayesian Network. Our context aware processing is divided into two parts: context modeling and context reasoning. The context modeling is based on ontology for facilitating knowledge reuse and sharing. The ontology facilitates the share and reuse of information over similar domains of not only the logical knowledge but also the uncertain knowledge. Also the ontology can be used to structure learning for Bayesian network. The context reasoning is based on Bayesian Network for probabilistic inference to solve the uncertain reasoning in context-aware processing problem in a flexible and adaptive situation.

교수-학습 환경에서의 맥락설계 원리 및 모형 개발 연구

박경선 ( Kyung Sun Park ),나일주 ( Il Ju Rha ) 한국교육정보미디어학회(구 한국교육정보방송학회) 2011 교육정보미디어연구 Vol.17 No.1

본 연구는 교수자가 현실의 실제적인 맥락을 교수-학습 환경에서 구현할 수 있도록 안내하는 맥락설계 원리와 모형을 개발하는 것을 목적으로 수행되었다. 연구방법으로는 개발연구 방법이 사용되었으며 그 절차는 첫째, ``맥락``과 ``맥락설계`` 개념의 교육공학적 활용을 위해 다양한 문헌을 검토한 후 맥락주의의 철학적 토대 위에서 맥락과 맥락설계의 개념을 재정의 하였다. 둘째, 문헌분석을 통해 맥락설계 원리와 맥락설계 요소를 도출하였다. 이때 설계 원리와 설계 요소를 모형의 단계에 구조화 하고 전문가 검토를 통해 원리와 모형을 각각 타당화 하였다. 셋째, 맥락설계 모형의 각 단계에서 활용할 수 있는 설계 전략을 구체화 하였다. 넷째, 맥락설계 모형의 타당도를 검토하였다. 내적 타당화를 위해 모형에 대한 전문가 검토와 교수자의 사용성 평가를 실시하였다. 또한 외적 타당화를 위해 맥락설계 원리와 모형에 따라 세 개의 수업 사례를 설계하여 수업을 실행 한 후 교수자와 학습자 면담을 실시하였다. 교수자 및 학습자 면담결과는 모형의 수정에 반영되었으며, 최종적으로 모형에 대한 전문가 타당도 검토를 실시하였다. 연구결과는 첫째, 맥락주의가 제안하는 ``맥락의 질`` 및 ``맥락의 결``과 같은 개념들은 맥락설계 원리와 모형의 개발 및 수업 사례 설계를 안내하는데 있어서 유용한 개념으로 판명되었다. 둘째, 맥락설계 원리는 총체성의 원리, 활동성의 원리, 유사성의 원리, 관련성의 원리, 상호작용성의 원리, 다양성의 원리로 총 여섯 가지로 개발되었다. 셋째, 맥락설계 모형은 교수자의 실제적인 수업의 설계와 실행을 안내할 뿐만 아니라 학습자가 학습내용과 학습목표를 중심으로 설계된 활동 과제 시나리오 안에서 역할을 가지고 도구를 활용하여 상호작용함으로써 실제적 맥락의 질을 형성하도록 촉진하는 것으로 나타났다. 맥락설계 모형은 시각화된 형태로 제시되었으며, 시각적 모형에서는 맥락의 결에 해당하는 설계 요소들이 끊임없이 서로 영향을 주면서 맥락의 질을 형성하는 과정을 나타내고자 하였다. 이것은 맥락설계의 과정이 동시적, 순환적, 통합적인 ``층(layers)`` 구조를 이루면서 진행됨을 표현하고자 한 결과이다. 제한점과 본 연구의 결과를 바탕으로 후속 연구들이 제안되었다. The purpose of the study is to develop principles and a model for designing contexts in order for instructors to bring about authenticity to their teaching and learning environment. Based on developmental research methodology, this study took four steps shown as follows; the study 1) defined the two terminologies, ``context`` and ``context design``, based on contextualism and extracted design principles and design components to develop a context design model, 2) structuralized principles and components into each step of designing contexts through experts validation, 3) developed detailed strategies for each design step of the model, and 4) expert reviews and usability testings were performed to validate the context design model internally. For external validation, three instructors and fifteen learners were interviewed after three instruction cases which were designed based on the context design principles and model. The interview data informed the model`s strengths, weaknesses, and improvements. The model had been revised based on the data collected and gone through the final validation. The results of the research were as follows. First, the two terms, ``context`` and ``context design`` defined with the concepts of ``quality`` and ``texture`` proposed by the contextualism, were proven to be properly guiding the development of principles and model. Second, the key concepts for developing principles of the context design were identified as wholeness, action, similarity, relevance, interaction, and diversity. Third, the evaluation of the model showed that the proposed ``context design model`` is effective. The model was constructed to enable learners to generate authentic context quality by taking roles and using tools in a scenario-based activity. Also, the visualized model of context design represents how the design components, that is, texture of context, construct quality of context, continuously by interacting and influencing one another.

A Study on an Object-orientation and Extensibility in Context-aware Systems

최종명,김익수 한국지식정보기술학회 2017 한국지식정보기술학회 논문지 Vol.12 No.2

There has been a lot of research on context-aware computing, but software extensibility in the development of those systems has not gotten much attention in spite of its importance in software engineering. In this paper, we introduce some extension requirements for context-aware systems, and identify four extension types for them: sensors, context inference algorithms, contexts, and context-aware services. For those extension requirements, we propose four extension mechanisms based on object-oriented technology: separation between abstraction and implementation of context, separation of context from sensors, modular and separate model for context-aware functions, and overloading model for context-aware functions. By adopting those mechanisms, developers or maintainers can add new sensors, context inference algorithms, contexts, or context-aware services without modifying the source code after deployment. Those mechanisms are all based on object-orientation. Our approach represents a context as a class, and context services as methods with context parameter. Context inference is a class with a method which understands sensor values and infers the current context from the values. This approach will reduce costs, time, and efforts in context-aware system maintenance which requires new context-aware features after deployment because it will increase the software reusability and extensibility. In this paper, we also specify a case study which shows how to extend a context-aware system with the extension requirements.

Context Aware System based on Bayesian Network driven Context Reasoning and Ontology Context Modeling

고광은,심귀보 한국지능시스템학회 2008 INTERNATIONAL JOURNAL of FUZZY LOGIC and INTELLIGE Vol.8 No.4

Uncertainty of result of context awareness always exists in any context-awareness computing. This falling-off in accuracy of context awareness result is mostly caused by the imperfectness and incompleteness of sensed data, because of this reasons, we must improve the accuracy of context awareness. In this article, we propose a novel approach to model the uncertain context by using ontology and context reasoning method based on Bayesian Network. Our context aware processing is divided into two parts: context modeling and context reasoning. The context modeling is based on ontology for facilitating knowledge reuse and sharing. The ontology facilitates the share and reuse of information over similar domains of not only the logical knowledge but also the uncertain knowledge. Also the ontology can be used to structure learning for Bayesian network. The context reasoning is based on Bayesian Networks for probabilistic inference to solve the uncertain reasoning in context-aware processing problem in a flexible and adaptive situation.

Context Aware System based on Bayesian Network driven Context Reasoning and Ontology Context Modeling

Ko, Kwang-Eun,Sim, Kwee-Bo Korean Institute of Intelligent Systems 2008 INTERNATIONAL JOURNAL of FUZZY LOGIC and INTELLIGE Vol.8 No.4

Uncertainty of result of context awareness always exists in any context-awareness computing. This falling-off in accuracy of context awareness result is mostly caused by the imperfectness and incompleteness of sensed data, because of this reasons, we must improve the accuracy of context awareness. In this article, we propose a novel approach to model the uncertain context by using ontology and context reasoning method based on Bayesian Network. Our context aware processing is divided into two parts; context modeling and context reasoning. The context modeling is based on ontology for facilitating knowledge reuse and sharing. The ontology facilitates the share and reuse of information over similar domains of not only the logical knowledge but also the uncertain knowledge. Also the ontology can be used to structure learning for Bayesian network. The context reasoning is based on Bayesian Networks for probabilistic inference to solve the uncertain reasoning in context-aware processing problem in a flexible and adaptive situation.

사회적 관계 분류를 위한 관계-상황 토픽 모델

한용진(Yong-Jin Han),박성배(Seong-Bae Park),박세영(Se Young Park) 한국정보과학회 2014 정보과학회논문지 : 소프트웨어 및 응용 Vol.41 No.6

위치 센서가 장착된 모바일 기기의 사용이 확대되면서 모바일 사용자 간의 관계 추론 연구가 활발히 진행되고 있다. 대부분의 연구들은 미리 정의된 상황(context)에 따른 사용자들 간의 근접성을 활용하였다. 예를 들어, 평일 낮, 주말 저녁 등의 시간대를 미리 정의하거나 사용자로부터 직장, 집 등의 위치에 대한 상황 정보를 얻는다. 이러한 접근은 필연적으로 미리 정의한 상황에 편향된(biased) 결과를 얻는다. 본 논문은 사회적 관계 분류에 적합한 상황 학습을 위해 관계-상황 토픽 모델을 제안한다. 제안한 모델은 관계가 알려진 사용자들 간의 근접성 이력으로부터 사용자 간의 은닉 상황(latent context)을 자동으로 학습한다. 새로운 사용자들 간의 관계 분류를 위해 이들의 근접성 이력을 학습된 은닉 상황 공간으로 맵핑하고 Bayes 분류 기법을 적용하였다. 실험 결과 제안한 방법이 수작업으로 정의한 상황기반 분류 방법에 비해 높은 정확도를 보였다. With spread of mobile devices integrating positioning sensors, the studies on inferring relationships between mobile users have been actively studying. Most studies have utilized proximities between users according to predefined contexts. For instance, several time slots such as weekday daytime, weekend evening are predefined and location contexts such as home, work are obtained from users. This approach necessarily provides results biased to such predefined contexts. This paper proposed a relation-context topic model to learn contexts. The proposed model learns latent contexts from proximity histories between users whose relationships are known. Context occurrences according to relationships are considered by explicitly relating contexts to relationships. In order to classify social relationships between unknown users, their proximity histories are mapped into the inferred context space and a Bayes classifier is applied. In the experiments, the proposed method showed a high accuracy compared with a method using manually defined contexts.