Masterarbeit
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Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Hamburg University of Applied Sciences Masterarbeit Markus Dreyer Ein nutzeradaptierendes agentenbasiertes TV System als Teil eines intelligenten Hauses Fakultät Technik und Informatik Faculty of Engineering and Computer Science Department Informatik Department of Computer Science Markus Dreyer Ein nutzeradaptierendes agentenbasiertes TV System als Teil eines intelligenten Hauses Masterarbeit eingereicht im Rahmen der Masterprüfung im Studiengang Master Informatik am Department Informatik der Fakultät Technik und Informatik der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg Betreuender Prüfer: Prof. Dr. rer. nat. Kai von Luck Zweitgutachter: Prof. Dr. rer. nat. Gunter Klemke Abgegeben am 24. März 2009 Markus Dreyer Thema der Masterarbeit Ein nutzeradaptierendes agentenbasiertes TV System als Teil eines intelligenten Hauses Stichworte Agent, iFlat, intelligentes Wohnen, adaptierend Kurzzusammenfassung Die Zusammenführung unterschiedlichster Informationssysteme zu einem Ganzen steht im Fokus dieser Ausarbeitung. Dabei wird ein Konzept zur Integration der Komponenten in ein Agentensystem entwickelt. Die einzelnen Komponenten erhalten dadurch ihre Unabhän- gigkeit und können kooperativ einen Mehrwert für den Nutzer schaffen. Dabei sollen sie nach Möglichkeit vorausschauend tätig sein und bei Entscheidungsfindungen unterstützen. Diese Ziele sollen im Rahmen einer Wohnung umgesetzt werden, welche von der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg und vielen anderen aufgebaut wird. Markus Dreyer Title of the paper An adaptive agent based TV system as part of the intelligent home Keywords agent, iFlat, intelligent home, adaptive Abstract Informational systems support the users in their daily live. The single components should be put together to even more enrich the activities planned. The goal of this work is to create an agent-based infrastructure for combining the pieces to a whole system. So these stay inde- pendent, but can work cooperativly for the user. Additionally the components should anticipate the wishes and provide aid during decision making. In a first step these mechanisms should be developed for a living flat, which is build up by the Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg an various others. Inhaltsverzeichnis I Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis...................................I 1. Einleitung 1 1.1. Motivation.....................................1 1.2. Gliederung....................................2 2. Anforderungen3 2.1. iFlat........................................3 2.2. Media Center Edition...............................4 2.2.1. LinuxMCE.................................5 2.2.2. Apple Front Row.............................5 2.2.3. Abgrenzung................................6 2.3. Agenten.....................................6 2.3.1. FIPA....................................8 2.3.2. Kommunikation..............................9 2.4. Adaptierend................................... 14 2.4.1. User Model................................ 14 2.4.2. Vergleichsmodell............................. 15 2.5. Ziele....................................... 15 2.5.1. Bewegter Fernseher........................... 15 2.5.2. PIM mit Vorschlag der besten Sendung................. 16 2.6. Anforderungen.................................. 17 2.6.1. Fachliche Anforderungen......................... 17 2.6.2. Technische Anforderungen........................ 18 3. Konzept 19 3.1. Komponenten................................... 19 3.2. Agentenframework................................ 20 3.3. Nutzeradaptivität................................. 20 3.4. Weiteres Vorgehen................................ 23 4. Realisierung 24 4.1. Entwicklungsumgebung............................. 24 4.2. Agenten..................................... 26 4.2.1. JADE................................... 26 4.2.2. Jadex................................... 27 4.2.3. Agenten Konfiguration.......................... 30 4.2.4. Kommunikationsarchitektur........................ 32 4.3. Adaptivität.................................... 35 II Inhaltsverzeichnis 4.3.1. Training.................................. 37 4.3.2. Featurevektoren............................. 37 4.3.3. Abstandsfunktionen............................ 38 4.4. Komponentendefinition.............................. 39 4.4.1. Eyetracker................................ 40 4.4.2. Display.................................. 41 4.4.3. Display Dispatcher............................ 41 4.4.4. Receiver................................. 43 4.4.5. Proposer................................. 44 4.4.6. PIM.................................... 45 4.4.7. Program Chooser............................. 46 4.5. Evaluation.................................... 46 4.5.1. Funktionalität............................... 47 4.5.2. Ergebnisse................................ 48 5. Fazit 51 5.1. Einsatzmöglichkeiten............................... 52 5.2. Verbesserungen................................. 52 5.3. Erweiterungen.................................. 53 A. Literaturverzeichnisa B. Abbildungsverzeichnisc C. Tabellenverzeichnisc D. Listings d E. Genre Graph e F. Agentenkonfigurationenf F.1. Display......................................f F.2. Eyetracker....................................i F.3. PIM........................................j F.4. Program Chooser................................o F.5. Receiver.....................................q G. Glossar u 1 1. Einleitung In der heutigen Zeit ist eine einfache Integration von Software- und Hardwarekomponenten in den Alltag von entscheidender Bedeutung. Die einzelnen Produkte im häuslichen und außer- häuslichen Bereich wachsen immer enger zusammen. Für den Nutzer ist dabei eine intuitive einheitliche Bedienung bzw. Interaktion mit den Systemen wichtig. Nur so ist sichergestellt, dass sie als Erleichterung des Alltags anerkannt werden. Als Beispiel sei das Handy genannt, welches mittlerweile nicht mehr nur der Kommunikation dient, sondern auch dem Erwerb von Waren oder Dienstleistungen. So kann man zum Beispiel Konzertkarten oder ein Parkticket kaufen. Es verbindet also den Menschen in vielen Bereichen mit der Maschinenwelt. Für eine bestmögliche Integration unterschiedlichster Systeme bieten sich offene Schnittstel- len an, durch die sich Hersteller oder Dienstleister anbinden können. Dies erlaubt es den Her- stellern, für ihre Produkte spezifische Funktionalitäten zu entwickeln und trotzdem mit anderen Komponenten zu interagieren. Es ist also wünschenswert, eine offene Plattform zu schaffen, die als gemeinsame Basis dienen kann. Weiterhin ist so ein Zusammenschluss unterschied- lichster Bereiche möglich. Ein Beispiel sind Monitore mit integriertem TV-Empfänger, die somit die PC- mit der Fernsehwelt verbinden. Gerade im Multimediabereich sind solche kombinierten Geräte praktisch, da sie einerseits Platz sparen und andererseits auch einheitlich zu bedienen sind. Diese Entwicklung hört nicht bei Multimedia auf, sondern erstreckt sich bis zur kompletten Heimautomatisierung. Dabei können die Geräte untereinander, mit dem Bewohner und mit der Umwelt interagieren. Die momentan vorherrschenden Lösungen sind meist herstellerabhängig, wie zum Beispiel von Miele1 oder Siemens2, und beschränken sich in der Regel auf einen Kernbereich wie Licht, Multimedia oder Großgeräte in der Küche. Diese Arbeit soll einen Schritt weitergehen und ein Konzept sowie eine prototypische Im- plementierung erzeugen, die eigenständige Geräte miteinander arbeiten lässt. Dazu soll eine Plattform geschaffen werden, die unterschiedlichste Geräte unabhängig von ihren Eigenschaf- ten und Aufgaben aufnimmt. 1.1. Motivation Die heutige Gesellschaft ist durch ihre Schnelllebigkeit beeinflusst. Es ist also wünschenswert, die Menschen bei ihren Handlungen bestmöglich zu unterstützen. Diese Unterstützung kann durch Informationssysteme geleistet werden. Jedes System für sich genommen stellt für den Nutzer in der Regel schon eine Erleichterung bei Routineaufgaben dar. Besser lässt sich der Nutzer durch die Systeme unterstützen, wenn diese ihre Daten und ihr Wissen Anderen bereit- stellen. Ebenso wie das Wissen lassen sich auch Dienste erstellen, die andere Systeme nutzen können. Dabei steigt der Grad des Nutzens mit der Integration der Systeme untereinander. Es 1www.miele.de 2www.siemens.de 2 1. Einleitung ist sinnvoll, diese so zu gestalten, dass sie selbstkonfigurierend miteinander arbeiten. Für den Nutzer spielt dabei eine einheitliche Oberfläche eine wichtige Rolle. Dadurch kann er einfacher mit neuen Systemen umgehen, da er die Oberfläche bereits kennt. Für Systeme, die ohne direkte Benutzerinteraktion auskommen, ist es wichtig, dass der Einrichtungsaufwand so ge- ring wie möglich ausfällt. Ebenso soll eine Beeinträchtigung der anderen Systeme vermieden werden. Das ideale System ist dabei eines, welches sich nahtlos mit den schon vorhandenen koppelt und so in die Umgebung eingliedert. 1.2. Gliederung Diese Arbeit ist in fünf Kapitel aufgeteilt. In diesem Kapitel wird eine Einleitung zum behandel- ten Thema gegeben und die Motivation aufgezeigt. In Kapitel2 werden die Rahmenbedingun- gen und vorhandene Lösungen analysiert und Technologien zur Lösung der Problemstellung eingeführt. Abschließend werden Szenarien vorgestellt, die im Rahmen der Arbeit als Grund- lage für die Konzeptionierung (3) dienen. Dort werden die Kernkomponenten entworfen, die implementiert werden sollen. In Kapitel4 werden die konkret ausgearbeiteten Komponenten vorgestellt, die für die prototypische Realisierung umgesetzt