Introducción

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ECSDI
LSI-FIB-UPC c b e a
Curso 2015/2016
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
Introducción
Curso 2015/2016
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Índice
1
Motivación
The Future Internet Initiative
2
Sistemas Distribuidos
3
Orientación a servicios
4
Inteligencia Articial y SOA
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2 / 41
Motivación
1
Motivación
2
Sistemas Distribuidos
3
Orientación a servicios
4
Inteligencia Articial y SOA
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Motivación
Introducción
Los sistemas software han dejado de ser entornos cerrados (todo
en uno/baja interacción).
El elemento del sistema es el servicio: componente simple/una
tarea
Múltiples componentes/sistemas han de colaborar para realizar
tareas complejas
El desarrollo de este tipo de sistemas ha de integrar nuevas
metodologías y técnicas.
Diferentes disciplinas complementan y apoyan a las
metodologías tradicionales de desarrollo de software.
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Motivación
Nuevas Características
Distribución geográfica
Necesidad de comunicarse (más allá de llamadas a
procedimientos)
Necesidad de organizarse/colaborar/coordinarse
Interacciones dinámicas y cambiantes (colaboración con
múltiples entidades)
Autonomía (toman sus propias decisiones)
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Future Internet Initiative: Grupo de trabajo de la UE para
trazar las líneas de trabajo ante los cambios sociales, económicos
y tecnológicos previsibles de la internet del futuro
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Objetivos
Estudiar los cambios que producirá en la sociedad
Estudiar el impacto qué tendrá en como las empresas
desarrollarán su actividad
Estudiar las oportunidades económicas y de innovación
Estudiar las necesidades tecnológicas y de investigación a
distintos niveles (software, hardware, comunicaciones)
Promover estándares para facilitar la adopción de las tecnologías
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Tecnologías clave/fuerzas impulsoras
Tecnologías
Acceso a la red ubicuo, barato y de buena calidad
Nuevas técnicas de interacción persona-ordenador
Sensores y disponibilidad de un rico contexto de información
Contenido generado por el usuario y servicios (mash-ups)
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Tecnologías clave/fuerzas impulsoras
Tecnologías
Acceso a la red ubicuo, barato y de buena calidad
Nuevas técnicas de interacción persona-ordenador
Sensores y disponibilidad de un rico contexto de información
Contenido generado por el usuario y servicios (mash-ups)
Fuerzas impulsoras
Servicios Personalizados
Privacidad y anonimato
Computación y software como un servicio centrado en la red
Disponibilidad, confiabilidad y seguridad
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Hoja de ruta
Los cambios en el panorama económico modelarán la internet
del futuro:
Globalización de las empresas y emergencia de nuevos mercados
Economía donde todo será provisto como servicio (Confianza)
Manufactura de basada en conocimiento especializado
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Hoja de ruta
Los cambios en la sociedad modelarán la internet del futuro
Ciudades y espacios urbanos se convertirán en espacios digitales
que se unirán a los servicios y las nuevas empresas digitales
Sostenibilidad y consumo de energía serán factores
dinamizadores de las aplicaciones de internet y en la industria IT
Los mayores compondrán un tercio de la población de la UE en
el 2025
El ciber-crimen y los ciber-ataques tendrán el potencial de ser
más dañinos que en la actualidad
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Hoja de ruta
En el horizonte 2020+ usaremos internet para más cosas:
Gestión y control de infraestructuras críticas
Vida real y digital estarán más entrelazadas al confiar cada vez
más a servicios en internet nuestras actividades de la vida diaria
Las plataformas sociales evolucionarán y se desarrollarán, la
internet de las personas influirán en los negocios a través de
opiniones, actitudes, reputación, ...
Los contenidos serán un elemento ubicuo de internet, más
complejos y más sofisticados
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet Initiative
Hoja de ruta
En el horizonte 2020+ usaremos internet para más cosas:
La internet de las cosas (IOT) será desplegada ampliamente:
interacción entre máquinas y generación de más datos
Los dispositivos móviles se convertirán en una interfaz a todas
las cosas en red que nos rodean
Las aplicaciones inteligentes se basarán en la red
El futuro de internet estará en la nube, uniendo redes,
computación y almacenamiento en una plataforma de servicios
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet - Impacto en la sociedad
Servicios inclusivos y accesibles a cualquiera, en cualquier sitio y
en cualquier momento
Ciudades inteligentes (smart cities) como entornos conectados,
centrados en el usuario, con servicios innovadores y basados en
una economía sostenible
Control del usuario sobre su privacidad y sus datos personales
Innovación y colaboración centrada en el usario y basada en
internet
Internet de servicios para la internet de las cosas
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet - Impacto en la empresa
Virtualización de las empresas, transformando los roles de
clientes y empleados, explotando el conocimiento a través de
una innovación abierta
Innovación basada en el conocimiento, manufactura ágil y
colaborativa y adopción temprana de tecnologías emergentes
Servicios conectando el mundo real y el virtual
Herramientas para desarrollar y verificar sistemas y servicios
seguros
Usuarios finales (empresas e individuos) con conocimiento y
herramientas para tomar decisiones acerca de los riesgos digitales
Nuevas maneras de desarrollar software
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Motivación
The Future Internet Initiative
Future Internet - Tecnologías emergentes
Tera arquitecturas
Aplicaciones con comportamiento proactivo
Infraestructura como Servicio/Plataformas como Servicio
(IaaS/PaaS)
Interoperabilidad como servicio
Representación del conocimiento y modelado semántico
Plataformas federadas, abiertas y confiables
Internet de Servicios (IoS)
Software como Servicio (SaaS)
Servicios de descubrimiento y configuración
Componentes inteligentes
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Sistemas Distribuidos
1
Motivación
2
Sistemas Distribuidos
3
Orientación a servicios
4
Inteligencia Articial y SOA
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Sistemas Distribuidos
Sistemas Distribuidos
El primer paso
Un sistema distribuido es un conjunto de sistemas
computacionales que se comunican a través de una red.
Los diferentes sistemas que los componen interaccionan entre
ellos para conseguir un objetivo (común).
La tarea a realizar no tiene porqué involucrar inteligencia o
replicar mecanismos congnitivos complejos.
La inteligencia artificial distribuida es la parte de la IA que
aporta soluciones a la construcción de sistemas distribuidos
complejos.
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Sistemas Distribuidos
Sistemas Distribuidos
Motivación
La distribución aparece como:
Una forma de repartir la carga de trabajo entre un conjunto de
computadores
Una manera de ahorrar recursos
Una posible manera de mejorar la eficiencia del hardware
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Sistemas Distribuidos
Sistemas Distribuidos
Interés
Un sistema distribuido aparece como una sola unidad desde el
exterior
Es escalable, se pueden añadir nuevos componentes y nuevas
capacidades
Permiten coordinar sistemas que están separados físicamente
Permiten ser tolerante a fallos (los componentes pueden ser
reemplazados)
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Sistemas Distribuidos
Sistemas Distribuidos
Dificultades
Heterogeneidad, los componentes computaciones hardware y
software pueden ser muy diferentes
Es difícil gestionar fallos múltiples
Seguridad, hay múltiples puntos de entrada
Fiabilidad, depende de la fiabilidad de la red de conexión
Latencia, la comunicación introduce retrasos y bloqueos
Complejidad de diseño
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Orientación a servicios
1
Motivación
2
Sistemas Distribuidos
3
Orientación a servicios
4
Inteligencia Articial y SOA
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
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Orientación a servicios
Orientación a servicios
Pensada a la vez como diseño arquitectónico y metodología de
desarrollo de software.
Basada en el concepto de servicio como elemento de diseño
Servicio: Componente software que provee sus funcionalidades a
otras aplicaciones
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Orientación a servicios
Orientación a servicios
La orientación a servicios representa una visión ideal en la que
los recursos del sistema necesarios para diseñar están:
Claramente divididos
Consistentemente representados
Pensada como metodología independiente de la tecnología de
implementación
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
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Orientación a servicios
Orientación a servicios
Cada servicio está diseñado para hacer una actividad:
Servicio = Un fragmento de código
El reuso con diferente propósito solo implica cambiar la manera
en que se interacciona con otros servicios (vs cambiar el código
del servicio)
En lugar de una API, un servicio define una interfaz en términos
de protocolos y funcionalidad
Se puede ver SOA como una evolución natural de la
computación distribuida y la programación modular
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25 / 41
Orientación a servicios
Orientación a servicios
Servicios
Son auto descriptivos
Implementan una funcionalidad bien definida
Usan el encapsulamiento de información como principio de
diseño (caja negra)
Son independientes de su plataforma de implementación
Pensados para operar en red
Pensados para facilitar la integración de
aplicaciones/organizaciones (incluyendo sistemas legados)
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Orientación a servicios
Orientación a servicios
Principios
Acoplamiento débil: Minimización de dependencias,
conocimiento básico sobre la funcionalidad de los otros
Abstracción: Lógica de funcionamiento no visible mas allá de
entradas y salidas
Contratos entre servicios: Comunicación entre servicios descrita
de manera global mediante un documento público
Reusabilidad: La funcionalidad está diseñada para poder formar
parte de diferentes problemas
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Orientación a servicios
Orientación a servicios
Principios
Composabilidad: El acoplamiento de servicios permite proveer
servicios más complejos
Autonomía: El servicio tiene control sobre la funcionalidad que
provee
Sin estado: El servicio guarda la mínima información para su
funcionamiento (estado a nivel superior es responsabilidad de
otros)
Descubrimiento: La descripción de los servicios provee
información que permite ser descubiertos (qué hacen) e
interpretados (cómo invocarlos)
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Orientación a servicios
SOA: Service Oriented Architecture
Una arquitectura orientada a servicios define
Un conjunto de buenas practicas
Un conjunto de principios de diseño
Un conjunto de patrones de diseño
Objetivo: Guiar el diseño orientado a servicios para poder desarrollar
software más flexible y complejo
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Orientación a servicios
SOA y e-Business
Los negocios evolucionan hacia soluciones distribuidas
Las tecnologías e-Business se mueve de intra-organización a
relaciones inter-organización flexibles
Es vital la habilidad de intercambio de información entre
compañías, unidades de negocio y clientes
La información para operar es enviada en los mensajes que se
intercambian
Se espera que la mayoría de aplicaciones e-Business requieran
una integración dinámica de un gran número de componentes
complejos (Future Internet)
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Orientación a servicios
SOA y e-Business
Los elementos de los futuros entornos de negocio orientados a
servicios:
Sistemas capaces de comunicarse y reorganizarse en tiempo de
ejecución
Sistemas capaces de adaptarse al entorno y de identificar nuevas
oportunidades
Sistemas capaces de combinar dinámicamente conjuntos de
servicios en nuevas aplicaciones
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Orientación a servicios
SOA y e-Business
Grandes desafíos
Mayor escala y apertura entra en conflicto con las suposiciones
acerca del comportamiento de los actores
Mayor autonomía y flexibilidad entra en conflicto con la
habilidad de asegurar una ejecución predecible
Descubrimiento dinámico y enlace en tiempo de ejecución
entra en conflicto con la necesidad de unas garantías legales
sólidas
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Orientación a servicios
SOA ante Future Internet e-Business
Tres problemas se plantean a SOA ante las demandas
tecnológicas de la Future Internet
1
2
3
Servicios sin memoria
Pérdida de la visión de la organización (como
entidad)
Pérdida del contexto
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Orientación a servicios
Servicios sin memoria
Las implementaciones de SOA se basan en la interoperabilidad y
en el principio de servicios sin estado:
Un servicio no tiene estado, ofrece una funcionalidad simple y
su composición permite una funcionalidad más compleja
Toda la información ha de estar en el mensaje que invoca el
servicio
Esto dificulta tener servicios que detecten dinámicamente
cambios en el contexto/oportunidades y adaptar su
comportamiento
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Orientación a servicios
Organización
Las tecnologías web actuales ignoran los aspectos
organizacionales del dominio de aplicación
1
Diseño de abstracciones de bajo nivel basadas en descripciones
de tareas o invocaciones de métodos
2
Pérdida de la visión de los objetivos que motivan la interacción
entre los elementos
Algunas tratan el flujo de control como la lógica de negocio,
pero como un modelo estático que no permite la adaptación
Cada posible excepción debe ser prevista para que el sistema
distribuido pueda funcionar sin errores
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Orientación a servicios
Contexto
Las tecnologías web actuales no cubren completamente uno de
los requisitos de la Future Internet: La consciencia del contexto
Para que los servicios puedan comportarse de manera flexible en
un entorno dinámico deben ser conscientes del contexto para:
Identificar oportunidades nuevas
Detectar cambios importantes que afecten a su funcionamiento
Adaptar su comportamiento interno y/o la forma en la que
interaccionan con otros
Es muy difícil garantizar un comportamiento adaptativo correcto
sin información del contexto
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Inteligencia Articial y SOA
1
Motivación
2
Sistemas Distribuidos
3
Orientación a servicios
4
Inteligencia Articial y SOA
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Inteligencia Articial y SOA
Inteligencia Artificial y SOA
Como marco general, el área de sistemas multiagentes coincide
con los objetivos y problemas que se plantean en SOA
Como marcos específicos, las distintas áreas de la Inteligencia
Artificial han estudiado y aportan soluciones a las carencias de
SOA
Representación del conocimiento (contexto, comunicación)
Sistemas distribuidos Inteligentes (organización, coordinación)
Planificación de tareas (composición dinámica)
Razonamiento (toma de decisiones)
Aprendizaje automático (comportamiento adaptativo)
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Inteligencia Articial y SOA
Representación del conocimiento
La representación del conocimiento estudia los formalismos para
representar la información que necesitan los sistemas inteligentes
La representación del conocimiento aporta a SOA la capacidad
para describir:
La comunicación, interacción, objetivos y funcionamiento de los
servicios
El contexto del servicio
El razonamiento sobre todos estos elementos
La representación no aporta solo elementos sintácticos, sino
también semánticos (a través de la lógica)
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
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Inteligencia Articial y SOA
Sistemas Distribuidos (Inteligentes)
La inteligencia artificial distribuida (DAI) aporta soluciones a los
problemas complejos que aparecen en los sistemas distribuidos
Los requerimientos de SOA están en línea con el trabajo
desarrollado en Agentes Inteligentes y Sistemas Multiagente
Muchas de las limitaciones de SOA ya han sido estudiadas en
estas áreas
Semántica de comportamiento
Descripción, organización y coordinación de componentes
Toma de decisiones en entornos heterogéneos y abiertos
Descubrimiento y composición dinámica
Recuperación de fallos
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
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Inteligencia Articial y SOA
Otra áreas de la Inteligencia Artificial
La planificación automática permite generar la composición de
tareas simples (dadas sus precondiciones y efectos) en tareas
más complejas dado in objetivo
El razonamiento automático permite la toma de decisiones
dinámica a partir de los elementos del contexto
Las diferentes áreas del aprendizaje automático permiten incluir
la adaptación del comportamiento a diferentes niveles, por
ejemplo:
Perfilado y preferencias de los servicios que interactuan
Aprendizaje de resolución de tareas sin programación previa
Adaptación a los cambios en el contexto
ECSDI (LSI-FIB-UPC cbea)
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