سمارت-إم 3

سمارت-إم 3 هو اسم مشروع برمجي مفتوح المصدر يهدف إلى توفير بنية تحتية لتبادل المعلومات على الويب الدلالي بين الكيانات البرمجية والأجهزة. وهو يجمع بين مفاهيم الأنظمة الموزعة والشبكية والويب الدلالي. والهدف النهائي هو تمكين البيئات الذكية وربط العالمين الحقيقي والافتراضي. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تتمثل الفكرة الأساسية في Smart-M3 في قدرة الأجهزة والبرامج على نشر معلوماتها المضمنة لأجهزة وبرامج أخرى عبر وسطاء معلومات مشتركين وبسيطين، وذلك من خلال نموذج مشاركة معلومات قائم على الدفع بدلاً من نموذج النشر والاشتراك التقليدي. وتعتمد قابلية فهم المعلومات على نماذج أنطولوجية وتنسيقات بيانات مشتركة. ومن الأفكار الرئيسية الأخرى أن Smart-M3 مستقل عن الجهاز والمجال والمورد. وهو حل مجاني ومفتوح المصدر متاح بترخيص BSD. لذا، يشير Smart-M3 إلى تقنية برمجية ، أو عدة منتجات برمجية تُشفّر هذه التقنية، أو منصة حوسبة توفرها هذه المنتجات، أو أي نظام حوسبة تم تطويره ونشره باستخدام هذه المنصة.

تُعدّ تقنية برمجيات Smart-M3 ^{[ 3 ]} تطورًا متطورًا للويب الدلالي ، وتتميز ببعض الخصائص المتخصصة. ^{[ 4 ] [ 5 ]} منتجات برمجيات Smart-M3 مفتوحة المصدر ، وهي متاحة على موقع SourceForge . ^{[ 6 ]} تُمكّن منتجات برمجيات Smart-M3 من إنشاء منصة حوسبة Smart-M3، التي تسمح بتخزين المعلومات واسترجاعها استنادًا إلى آليات فضاء البيانات . وكما هو الحال في لغة التنسيق Linda ، توجد مجموعة صغيرة ومحددة من إمكانيات التفاعل القائمة على الدلالات. يستطيع المبرمج تطوير برامج تستخدم هذه الإمكانيات. يتوفر عدد من منتجات برمجيات Smart-M3 التي تدعم هذا التطوير. يجب أن يلتزم أي برنامج من هذا القبيل بالواجهة المحددة لمنصة حوسبة Smart-M3، وبروتوكول الاتصال المحدد ، ومبادئ التصميم العامة. يُعتبر نظام Smart-M3 ^{[ 7 ]} قائمًا عند بناء هذه البرامج ونشرها مع منصة حوسبة Smart-M3.

يجري تطوير جهاز Smart-M3 في مركز أبحاث نوكيا ضمن برنامج Artemis JU في صوفيا (الأجهزة الذكية للتطبيقات الذكية) وفي مشاريع بحثية وطنية فنلندية ضمن برنامج DIEM (نظام التشغيل البيني للأجهزة). ^{[ 8 ] [ 9 ]}

يهدف نظام Smart-M3 إلى معالجة مشكلة تعدد الموردين والأجهزة والأجزاء ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} (ومن هنا جاء مصطلح M3). تعني هذه المشكلة أن أنواعًا متعددة من الأجهزة يجب أن تتفاعل مع بعضها البعض، مثل الهاتف المحمول والتلفزيون والحاسوب المحمول. قد يتكون الجهاز من أجزاء تُعتبر كل منها شريكًا مستقلًا للتفاعل مع جهاز آخر. على سبيل المثال، يستخدم المستخدم لوحة مفاتيح الحاسوب المكتبي لإدخال البيانات إلى الهاتف المحمول. علاوة على ذلك، يتمتع المستخدم بحرية اختيار الشركة المصنعة. يجب أن يكون أي برنامج يتعامل مع هذه المشكلة قادرًا على العمل بشكل صحيح في بيئة مقيدة بهذه القيود. بالإضافة إلى ذلك، تتيح تقنية Smart-M3 بناء برامج قادرة على الاستفادة من الفرص التي توفرها هذه البيئة. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

عندما يستخدم البشر الإنترنت ، فإنهم ينتجون ويستهلكون معلومات قابلة للقراءة البشرية، ويتبادلون هذه المعلومات وفقًا لنموذج "النشر المستمر والقراءة الفعلية". قد يقوم برنامج يعمل على جهاز يستخدمه البشر بتحويل هذه المعلومات وعرضها وتحليلها وفهرستها، لكن هذا البرنامج لن يفهمها. ^{[ 15 ]} كما أن تقنية نهج Smart-M3 لا تجعل هذا التواصل بين البشر قابلاً للفهم الآلي. بدلاً من ذلك، يتبع Smart-M3 مبدأ الويب الدلالي الذي ينص على ضرورة إعداد المعلومات القابلة للفهم الآلي بشكل صريح لكي يتمكن البرنامج من فهمها. ^{[ 16 ]} ومع ذلك، فبدلاً من تحديد وسائل التفاعل بشكل صريح بين برنامج ينتج البيانات ويرسلها عبر الإنترنت إلى برنامج يستهلكها، يتبع Smart-M3 نموذج التفاعل بين البشر نفسه "النشر المستمر والقراءة الفعلية"، حتى عندما يتفاعل برنامج مع برنامج آخر عبر الإنترنت. ^{[ 17 ]}

بينما يجسد مفهوم الويب الدلالي رؤية شبكة عالمية موحدة من المعلومات القابلة للفهم الآلي، ينظم نظام Smart-M3 التواصل بين الأجهزة من خلال إنشاء نقاط تبادل معلومات متعددة ومتميزة على الويب . في كل نقطة، يمكن لعدد من البرامج، التي تعمل على أجهزة متعددة ومتنوعة، نشر المعلومات وقراءتها. وقد تم إعداد هذه المعلومات ليس فقط بشكل صريح في صيغة قابلة للقراءة الآلية، بل أيضاً خصيصاً لكل نقطة تبادل معلومات. لكل نقطة تبادل معلومات غرض أو تركيز محدد. جميع المعلومات التي توفرها نقطة تبادل معلومات معينة مخصصة لهذا الغرض أو التركيز. وبالتالي، يقتصر عدد البرامج التي تتبادل المعلومات في نقطة معينة على تلك التي تشترك في هذا الالتزام.

يكمن جوهر مشكلة M3 في مسألة قابلية التشغيل البيني . يختلف نهج Smart-M3 عن قابلية التشغيل البيني المباشر من نقطة إلى نقطة، لأنه يطبق آلية "النشر والقراءة" في نقاط مخصصة لتبادل المعلومات على الويب. لا يشترط أن يكون الكيان الناشر قابلاً للتشغيل البيني مع الكيان القارئ، بل لا يحتاجان حتى إلى معرفة بعضهما البعض. ببساطة، يتيح Smart-M3 للناشر إمكانية النشر في نقطة تبادل المعلومات المختارة، وللقارئ إمكانية القراءة فيها.

يوضح الشكل 1 نظرة عامة على نظام واحد قائم على تقنية البرمجيات الخاصة بنهج Smart-M3. يكمن جوهر النظام في مجموعة بيانات M3، التي تنقسم بدورها إلى وسيط معلومات دلالي (SIB) ووحدة تخزين البيانات الفعلية. وبطبيعة الحال، يجب استضافة مجموعة بيانات M3 هذه على جهاز. تستضيف عدة أجهزة العديد من وكلاء M3، بما في ذلك الجهاز الذي يستضيف مجموعة بيانات M3 بالفعل (اختياريًا).

يُعدّ SIB نقطة الوصول لاستقبال المعلومات المراد تخزينها أو استرجاعها. وفي نظام تخزين البيانات، تُخزّن جميع هذه المعلومات على شكل رسم بياني يتوافق مع قواعد إطار وصف الموارد (RDF).

وكيل M3 هو برنامج مصمم ومُستخدم للتواصل مع واجهة معلومات النظام (SIB) ونشر أو قراءة المعلومات فيها. يكون وكيل M3 ضمن نطاق واجهة معلومات نظام معينة إذا كان قادرًا فعليًا على التواصل معها باستخدام إحدى وسائل الاتصال المتاحة، وكان مصممًا خصيصًا لهذا الغرض. يرتبط وكيل M3 بواجهة معلومات نظام معينة إذا كان ضمن نطاقها، وتم قبوله من قبلها لنشر أو قراءة المعلومات نتيجةً لنجاح عملية التفاوض التي جرت عند محاولة التواصل الأولية.

تتضمن مختلف المجالات والتطبيقات أجهزةً متنوعة، وقد تختلف هذه الأجهزة في قدرات الاتصال. ولتحقيق التوافق في مثل هذه البيئة غير المتجانسة، يدعم بروتوكول معلومات النظام (SIB) آليات نقل متعددة، مثل TCP/IP و HTTP و Bluetooth و NoTA . ^{[ 18 ]} ويتم اختيار تقنية النقل الأنسب بناءً على بيئة التشغيل الفعلية .

لا تُبنى التطبيقات بطريقة متجانسة، بل من خلال تعاون مجموعات من الوكلاء (وكلاء M3) عبر تبادل المعلومات. وتعتمد هذه المجموعة من الوكلاء على الحالة والسياق المحددين اللذين يواجههما المستخدم أو يحتاجهما في ذلك الوقت. قد يوفر الوكلاء واجهة مستخدم متجانسة، لكن هذا مجرد مفهوم للواجهة وليس للوظائف. نموذج البرمجة مشابه لنموذج الممثل . ^{[ 19 ]}

يتصور نهج Smart-M3 الحوسبة بما يتجاوز برنامج التطبيق المتجانس التقليدي . ^{[ 20 ]} بدلاً من ذلك، تُدرس سيناريوهات تقوم فيها مجموعة من وكلاء M3، العاملة على أجهزة مختلفة، بدمج المعلومات التي تخزنها هذه الوكلاء وتسترجعها من/إلى وحدة معلومات النظام (SIB) معينة. يشكل هذا التعاون بين وكلاء M3 التطبيق. ويعتمد نوع هذا التعاون ودمج المعلومات على البيانات المتاحة، ولا يمكن معرفته مسبقًا. ^{[ 21 ]}

استنادًا إلى البيانات المتاحة في حيز معين، يتيح نظام Smart-M3 الحفاظ على تمثيل رقمي محدّث للبيئة التي تغطيها مجموعة من الأجهزة التي تُشغّل وكلاء M3. إذا كانت أي معلومات حول البيئة المحيطة متاحة بسهولة، فيمكن تخيّل عدد غير محدود من سيناريوهات الدمج التي تستفيد من هذه المعلومات. ^{[ 22 ]}

تم اقتراح وتوثيق تقنية تنسيق الوكلاء المجهولين لمعالجة المعرفة في المساحات الذكية . ^{[ 23 ]}

تم عرض ثلاثة أمثلة لتطبيق هذه التقنية في ما يسمى ببيئات المنزل الذكي ، ^{[ 24 ]} وفي بيئة الغرفة الذكية، ^{[ 25 ]} وفي مواقف التواصل الاجتماعي. ^{[ 26 ]}

تُعد هذه التقنية من بين المجالات الرئيسية التي يركز عليها التعاون الجامعي الفنلندي الروسي في مجال الاتصالات (FRUCT).

يُجرى حاليًا بحث وتطوير مكثف في مختبر برمجيات وخدمات الأجهزة المحمولة (MSSLab) بجامعة سانت بطرسبرغ الحكومية لأجهزة الفضاء ( سانت بطرسبرغ ، روسيا ) فيما يتعلق بالتكنولوجيا والمفهوم المشترك. وتتمحور مواضيع البحث الرئيسية حول البحث عن المعلومات والتحكم في الوصول في المساحات الذكية الموزعة. ويجري العمل حاليًا على أطروحة دكتوراه وعدة أطروحات ماجستير. وتشمل أنشطة التطوير تطبيق CoffeeBreak Assistant، الذي يهدف إلى توفير الدعم المعلوماتي وخدمات التواصل وإيجاد الخبراء خلال المؤتمرات والفعاليات الأخرى. ^{[ 27 ]}

يُطوّر مشروع SmartSlog ^{[ 28 ]} في مختبر تقنيات الاتصالات اللاسلكية والمتنقلة بجامعة بتروزافودسك الحكومية ^{[ 29 ]} ( بتروزافودسك ، روسيا ) مُولّد مكتبة أنطولوجيا بلغة ANSI C. يقوم هذا المشروع بربط وصف لغة الأنطولوجيا على الويب (OWL) بشفرة ANSI C (مكتبة الأنطولوجيا). توفر المكتبة واجهة برمجة تطبيقات (API) لبرمجة وكلاء M3 باستخدام مصطلحات عالية المستوى لكيانات الأنطولوجيا بدلاً من المصطلحات منخفضة المستوى القائمة على الثلاثيات. تقع مكتبة الأنطولوجيا بين تطبيق الوكيل ومكتبة منخفضة المستوى (وسيطة). يستخدم SmartSlog حاليًا واجهة KPI_low ^{[ 30 ]} (المُصممة للأجهزة المدمجة الصغيرة) للاتصالات القائمة على الثلاثيات مع SIB.

يُعد مشروع SmartConference ^{[ 31 ]} نظامًا ذكيًا لأتمتة العمليات أثناء المؤتمرات. فهو يتيح للمشاركين إمكانية التحكم في عروضهم التقديمية باستخدام أجهزتهم المحمولة، بالإضافة إلى نظام جدولة آلي وخدمات أخرى مفيدة.

يقوم مشروع SmartScribo ^{[ 32 ]} في مختبر التكنولوجيا اللاسلكية والمتنقلة بجامعة بتروزافودسك الحكومية ^{[ 29 ]} ( بتروزافودسك ، روسيا ) بتطوير نظام ANSI C و C# و Python موزع للهواتف المحمولة من أجل التدوين المتعدد .