domingo, 21 de abril de 2013

Laboratorio Ubicuo, Actividad 7

La tarea de esta semana consiste en hacer un reporte sobre un artículo relacionado con los experimentos que mi equipo ha realizado para nuestro proyecto. En nuestro caso, el proyecto es el de las oficinas inteligentes, donde buscamos implementar RFID para registrar las actividades del usuario mientras el se mueve naturalmente en su ambiente de trabajo. Para mi tarea escogí un artículo llamado Designing for Usability and Safety in RFID-Based Intelligent Commuting Environments, escrito por los investigadores Shin'ichi Konomi, Tomonori Saito, Chang S. Nam, Takahito Shimada, Yutaka Harada y Kaoru Sezaki.

DISEÑO PARA LA SEGURIDAD Y LA USABILIDAD EN AMBIENTES DE DESPLAZAMIENTO INTELIGENTES BASADOS EN RFID

1. Introducción
Debido a que las tecnologías de comunicación y computación se integran cada vez más en nuestras vidas diarias tenemos la oportunidad de diseñar novedosos sistemas para mejorar la vida de los ciudadanos.

El desplazamiento es una actividad ubicua que toma lugar en la vida diaria de muchas personas. En el artículo se discute la necesidad social de las experiencias de desplazamiento de niños de escuela primaria, y se habla de un ambiente de desplazamiento inteligente en construcción que busca mejorar la seguridad usando marcadores de ubicación RFID y muchos dispositivos P2P móviles.

También se analizan problemas de seguridad y usabilidad en tal ambiente, y se propone  una aproximación integradora, la cual se discute en base a dos experimentos relevantes preeliminares.

2. Mejorando la seguridad en ambientes de desplazamiento
Japón ha enfrentado una urgente necesidad de prevenir crímenes en contra de niños. La mayoría de los niños de escuela primaria se trasladan a la escuela a pie y son vulnerables a crímenes debido a su inocencia.

Una tácica posible en prevenir crimenes contra niños podría ser medir y rastrear el comportamiento espacial de los niños. Se encontró que la mejor manera es en rastrear el posicionamiento del comportamiento espacial de los niños usando etiquetas electronicas, donde el método efectivo para detectar su desviación del camino escolar o rutinal sería el ámbito de hogar. Tales etiquetas electronicas (o marcadores de ubicación RFID) pudieran arrojar con mucha exactitud información de rastreo de ubicación.

También se les puede proveer a los niños de dispositivos móviles interactivos los cuales puedan detectar de manera confiable sus posiciones usando receptores GPS y marcadores de ubicación RFID. Por ejemplo, tal dispositivo podría ser usado para alertar al niño cuando ha caminado hacia un área peligrosa. Además, ellos pueden usar los dispositivos para revelar su ubicación sólo a las personas en quien ellos confían, para precaución y sensación de seguridad. 

3. Retos de diseñar para la usabilidad y seguridad
Tecnologías sofisticadas de mejora de seguridad no serán desplegadas exitosamente a menos que sean fáciles de usar. La carga de lidiar con un sistema difícil de usar podría impactar negativamente la seguridad. Lo que afecta potencialmente la usabilidad y seguridad es la complejidad del sistema.

Sistemas de mejora de seguridad basados en RFID existentes generalmente adjuntan etiquetas RFID a la gente, lo cual envía ID's unicos a los lectores RFID instalados en espacios físicos. En esta investigación se interesan particularmente en una configuración en "reversa" a la mencionada, en donde los espacios físicos son marcados con etiquetas RFID y a los usuarios se les da un amplio rango de contro usando dispositivos interactivos. Aunque pueda parecer que el hecho de cargar etiquetas RFID sería mucho más fácil que usar dispositivos interactivos complejos, la usabilidad de un ambiente de desplazamiento en conjunto no es necesariamente determinada por la simplicidad de cada dispositivo.

Así como otras aplicaciones de cómputo ubicuo, los sistemas de desplazamiento inteligentes basados en RFID están diseñados para estar integrados en el ambiente laboral. Por ello, las aplicaciones de cómputo ubicuo plantean un conjunto de retos únicos para la evaluación de usabilidad en varias dimensiones. Primero, se debe considerar la variabilidad de usuarios y sus usos.Segundo, los usuarios accesan servicios en muchas ubicaciones al mismo tiempo. Tercero, se necesita evaluar que tan bien los sistemas de cómputo ubicuo están integrados en los ambientes de trabajo físicos de manera que no interrumpan el flujo de trabajo natural del usuario. Finalmente, puede ser muy retador para algunos usuarios interactuar con un número de dispositivos que están distribuidos e interconectados en el ambiente.

4. Infraestructura para el "sensing" de contexto y el "sensemaking"

En esta sección se presenta un diseño de caso de una infraestructura de marcador de ubicación RFID integrativo y se discute como esta infraestructura soportaría patrones de uso evolutivos al facilitar tanto el "sensing" como el "sensemaking" de la información contextual. La infraestructura considera las practicas del diseño centradas en el usuario así como la mejora de seguridad y usabilidad incrementales en sistemas de mejora de seguridad compleja para niños de escuela.

4.1 Infraestructura de ubicacíon basada en RFID: un caso de diseño
En Japón el Instituto de Vigilancia Geográfica (GSI, por sus siglas en inglés) mantiene más de 100 mil BENCHMARKS en todo el país. Esto con el plan de integrar etiquetas RFID de corto alcance en cada BENCHMARK para facilitar el trabajo de vigilancia por tierra. Los encargados de este artículo están colaborando con el GSI para diseñar marcadores de ubicación RFID que puedan ser desplegados a gran escala para permitir servicios móviles novedosos.
Para poder capturar e intercambiar información sobre la ubicación donde sea y cuando sea, el sistema debe estar basado en una infraestructura de red que opere cuando sea y donde sea. Una infraestructura pasada en P2P sería lo más cercano a esta meta.
Dicha aproximación colecta y disemina información que incluye datos relevantes a la ubicación, lo que permite rutear e indexar información basada en las ubicaciones. Por ejemplo, información capturada de sensores de temperatura distribuidos puede ser facilmente acumulada e indexada en un servidor para crear un mapa representativo visual significativo.

4.2 Infraestructura integrativa
La infraestructura RFID presentada aquí permite dos tipos distintos de aplicaciones: aplicaciones "Sensing" y aplicaciones "Sensemaking". Aplicaciones "Sensing", capturan información contextual y automáticamente proveen a los usuarios de servicios e información "justo a tiempo". Las aplicaciones "Sensemaking" capturan información contextual y la transforman en representaciones que son facilmente comprensibles.

La infraestructura integrativa facilita los procesos de modificación iterativa centrados en el usuario al impulsar el diseño que considera la comunicación entre las herramientas "Sensing" de los usuarios finales y las herramientas "Sensemaking" de los diseñadores. La comunicación de estas herramientas soporta comunicación implicita de los humanos acerca de los problemas de usabilidad así como posibles soluciones.

La infraestructura puede soportar diferentes modelos de uso. Por ejemplo, permite a los usuarios finales usar tanto las aplicaciones "Sensing" como las aplicaciones "Sensemaking". Un servicio de navegación de peaton a veces combina instrucciones de paso a paso y una herramienta basada en mapas cercana a puntos de interes junto con las "huellas" de los usuarios.

5. Experimentos preliminares
Para poder ganar una vista más profunda sobre cómo el uso de aplicaciones "Sensemaking" novedosas pueden desenvolverse en el mundo real, se llevaron a cabo experimentos basados en GPS con niños de escuela primaria trasladandose de o hacia la escuela. Además se llevó a cabo un experimento que tuvo lugar en el campus de una universidad.

5.1 "Dando sentido" a los ambientes de desplazamiento.


Se llevó a cabo un estudio piloto donde se midió y se rastreó el comportamiento espacial de niños usando GPS. Ellos llevaban consigo un teléfono móvil equipado con servicio de ubicación GPS cuando se trasladaban de y hacia la escuela. Mientras recorrían su camino, el patrón espacial de cada niño fue examinado en busca de inconsistencias.

5.2 Posiciones "Sensing" y comunicación en base a puntos.

También se desarrolló y se probó un software que implementa comunicación basada en P2P y mecanismos de posicionamiento usand Direccionamiento Espacio-Temporal. Cada uno de los sujetos (adultos) caminaron hacia un área piloto de un edificio grande del campus de una universidad mientras cargaban una notebook y un Honeywell's DRM (Dead Reckoning Module), el cual integra un gyro, tres acelrómetros, tres magnetómetros, y un sensor de presión barométrica para así poder medir el movimiento de los peatones. El software corría sobre las computadoras personales, obteniendo información de los marcadores de ubicación inalámbricos y ajustando continuamente la información basada en los datos del DRM y los dispositivos de puertos.

También se midió con precisión la posición de los peatones usando siete scanners laser desplegados en el area piloto. Los scanners laser pueden rastrear simultáneamente muchos peatones con una precisión de posición de 4cm. Después se compararon las posiciones tomadas con los scanners lasers y con el prototipo. La precisión del dispositivo fue significantemente menor de lo que se esperaba (40m). Por ello se condujeron una serie de experimentos de seguimiento con un par de peatones. La precisión hallada fue menor a 10m. El cambio fue debido a errores humanos previos. Se planean experimentos adicionales con decenas de usuarios.

6. Discusión

Los datos recolectados en los experimentos preliminares respaldan la factibilidad de las aplicaciones "Sensemaking" y las aplicaciones "Sensing" para alumnos de escuelas.

Además, en el experimento, todo el proceso de instalar los sistemas fue abrumador, tomando meses para completarse. Para mejorar esto, la infraestructura integrativa podría considerar varias actividades además del "uso" tales como análisis de requerimientos, implementación, despliegue y evaluación.

También se halló que problemas de seguridad importantes aparecían cuando se permitía que marcadores RFID actualizaran sus datos de ubicación después que el servicio iniciaba, ya que atacantes pueden proveer una ubicación inválida o erronea a las etiquetas para así romper el funcionamiento normal de la infraestructura de ubicación. También usuarios maliciosos podrían manipular la información de ubicación de otros usuarios al compartir datos incorrectos deliberadamente. 

7. Conclusión

Ambientes de desplazamiento inteligentes complejos pueden introducir problemas de usabilidad que menguen la seguridad de los usuarios.Mirando mpas de cerca al sistema en construcción que propone mejorar la seguridad de niños de primaria, se propuso una aproximación integrativa para mejorar la usabilidad y proveer experiencias "sin fallos".

La gente puede usar aplicaciones "Sensemaking" para mejorar los ambientes físicos y sociales así como los sistemas de computación. De hecho, mejorar la usabilidad de desplazamiento y la seguridad no se trata tanto sobre la actualización de la tecnología sino de la co-evolución de las tecnologías, ambientes construidos y practicas sociales.

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