Representação da informação incerta por meio de ontologias: um framework para smart homes

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Educação, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Informação, Florianópolis, 2019.Nas smart homes e outros cenários da Internet das Coisas (IoT), muitas vezes, as informações coletadas estão sujeitas a interferências externas. Além disso, pode ser necessário representar situações nas quais não é possível se obter informações completas ou precisas sobre determinado fenômeno, gerando a necessidade de se lidar com a informação incerta. As ontologias apresentam um formato amplamente utilizado para a representação das informações coletadas nas smart homes. Sendo assim, atualmente existem várias abordagens não padronizadas na literatura baseadas em ontologias para a representação da informação incerta, ou ontologias incertas . Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho é propor um framework para ser utilizado como ferramenta de referência no processo de seleção de ontologias incertas para cenários de smart homes. Para isso, foram identificadas ontologias incertas para smart homes por meio de uma Revisão Sistemática da Literatura (RSL) e foram realizadas pesquisas nos anais do International Workshop on Uncertainty Reasoning for the Semantic Web (URSW). O framework proposto é composto por dois artefatos gerados a partir de informações extraídas das ontologias incertas identificadas: a) questionário para auxiliar na identificação das necessidades de representação da informação incerta; e b) quadro de referência para ser consultado durante a seleção de uma ontologia incerta de acordo com as necessidades de representação da informação incerta. Ao todo, foram identificados 16 trabalhos que propõem ontologias incertas. Com base nestes trabalhos, elaborou-se o questionário com seis questões e diferentes opções de respostas que remetem as ontologias incertas. O quadro de referência foi elaborado contendo os 16 trabalhos identificados e as características das ontologias incertas propostas por cada trabalho. O framework foi aplicado em nove cenários de smart homes que utilizam ontologias, mas não representam a informação incerta, de modo a exemplificar o papel do framework como ferramenta de referência. Como resultado de sua aplicação, para cada cenário, exceto um, identificou-se uma ou mais opções de ontologias incertas. Isto indica que as ontologias incertas disponíveis cobrem grande parte das necessidades de representação atualmente, mas não completamente. Espera-se que o framework proposto possa ser utilizado como referência para facilitar o acesso e uso das ontologias incertas pelos profissionais interessados na construção de ontologias. Finalmente, espera-se gerar oportunidades para que sejam desenvolvidas aplicações que elevem a qualidade e capacidade dos cenários de smart homes tendo em vista principalmente as necessidades e bem-estar das pessoas.Abstract : In smart homes and other Internet of Things (IoT) scenarios, often information collected is subject to external interference. Moreover, it may be necessary to represent situations in which it is not possible to obtain complete or accurate information about a specific phenomenon, causing the need to deal with uncertain information. Ontologies provides a widespread format for representing information collected in smart homes. This way, nowadays there are many non-standard ontology-based approaches in literature focused in the task of uncertain information representation, or \"uncertain ontologies\". Given this context, the objective of this work is to propose a framework to be used as a reference tool in the process of selecting uncertain ontologies for smart home scenarios. For this purpose, uncertain ontologies for smart homes and other IoT scenarios are identified by means of a Systematic Review of Literature (RSL) and by research in proceedings from International Workshop on Uncertainty Reasoning for the Semantic Web (URSW). The proposed framework is composed by two artifacts generated from information extracted from identified uncertain ontologies: a) a survey to assist in identifying the needs for representing uncertain information; and b) a reference table which can be used for selection of uncertain ontologies according to the representation needs. Altogether, 16 uncertain ontologies proposals have been identified. Based on these proposals, the questionnaire was elaborated with six questions and different options of answers referring to uncertain ontologies. The reference table was built containing the 16 ontologies proposals and its specific features. The framework was applied in nine scenarios of smart homes which use ontologies, but do not represent the uncertain information, in order to exemplify the role of the framework as a reference tool. As a result of its application one or more uncertain ontologies options were identified for most of the work. This indicates that the available uncertain ontologies cover most of the representation needs currently, but not all. It is expected that the proposed framework will be used as a reference to ease the access and use of uncertain ontologies by professionals interested in the creation of ontologies. Finally, it is expected to generate opportunities to develop applications which raise the quality and capacity of smart home scenarios especially in view of the needs and well-being of people

A Semantic Approach with Decision Support for Safety Service in Smart Home Management

Research on smart homes (SHs) has increased significantly in recent years because of the convenience provided by having an assisted living environment. The functions of SHs as mentioned in previous studies, particularly safety services, are seldom discussed or mentioned. Thus, this study proposes a semantic approach with decision support for safety service in SH management. The focus of this contribution is to explore a context awareness and reasoning approach for risk recognition in SH that enables the proper decision support for flexible safety service provision. The framework of SH based on a wireless sensor network is described from the perspective of neighbourhood management. This approach is based on the integration of semantic knowledge in which a reasoner can make decisions about risk recognition and safety service. We present a management ontology for a SH and relevant monitoring contextual information, which considers its suitability in a pervasive computing environment and is service-oriented. We also propose a rule-based reasoning method to provide decision support through reasoning techniques and context-awareness. A system prototype is developed to evaluate the feasibility, time response and extendibility of the approach. The evaluation of our approach shows that it is more effective in daily risk event recognition. The decisions for service provision are shown to be accurate