Computação Ubíqua / Ubiquitous Computing

Docente responsável:
Pedro Alves

Objetivos de aprendizagem (conhecimentos, aptidões e competências a desenvolver pelos estudantes):

O objetivo desta unidade curricular é o de apresentar os princípios fundamentais da Computação Ubíqua, quer do ponto vista teórico quer do ponto de vista prático. A partir dos fundamentos da Computação Móvel e da Interação Homem-Máquina, são discutidos os avanços recentes na tecnologia e desenho de modelos de computação embutidos no ambiente que nos rodeia. No final da disciplina, os alunos deverão:
OA1. Conhecer a história da Computação Ubíqua e os fenómenos tecnológicos e sociais que contribuíram para a sua evolução.
OA2. Compreender os conceitos de interação natural, computação invisível, mobilidade, computação orientada ao contexto e privacidade.
OA3. Ser capazes de desenvolver e avaliar protótipos aplicacionais que interajam com interfaces ubíquas (wearables, superfícies tácteis, interfaces naturais/invisíveis).

Intended learning outcomes (knowledge, skills and competences to be developed by the students):

The goal of this course it to present the fundamental principles of Ubiquitous Computing, both from a theoretical and practical perspective. Building upon the principles of Mobile Computing and Human-Computer Interaction, recent advances in the technology and design of computing models to be embedded in the surrounding environment are discussed. At the end of the course, students should:
LG1. Understand the history of Ubiquitous Computing and the technological and social changes that have driven its evolution.
LG2. Understand the concepts of natural interaction, invisible computing, mobility, context-aware computing and privacy.
LG3. Be able to develop and evaluate applicational prototypes that interact with ubiquitous interfaces (wearables, tactile surfaces, natural/invisible interfaces).

Conteúdos programáticos:
CP1. Introdução: História da Computação Ubíqua. Limitações ( autonomia, mobilidade, interação). Tendências atuais e futuras
CP2. Integração com o ambiente: Sensores. Atuadores. Miniaturização.
CP3. Interação com sistemas ubíquos: Wearables. Superfícies tácteis. Interfaces naturais/invisíveis. CP4. O papel da localização e do contexto: Sistemas geo-localizados. Sistemas sensíveis ao contexto. CP5. Ética e privacidade.
CP6. Desenho de sistemas ubíquos: Análise, implementação e avaliação de protótipos. Perspetiva tecnológica, social e comercial.

Syllabus:
PC1. Introduction: History of Ubiquitous Computing. Limitations ( autonomy, mobility, interaction). Current and future trends.
PC2. Integration within the environment: Sensors. Actuators. Miniaturization.
PC3. Interaction with ubiquitous systems: Wearables. Tactile surfaces. Natural/invisible interfaces. PC4. The role of location and context: Location-aware systems. Context-aware systems.
PC5. Ethics and privacy
PC6. Design of ubiquitous systems: Analysis, implementation and evaluation of prototypes. Technological, social and comercial perspectives.

Demonstração da coerência dos conteúdos programáticos com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular:
OA1 – CP1
OA2 – CP2, CP3, CP4, CP5
OA3 – CP2, CP3, CP4, CP5, CP6

Evidence of the syllabus coherence with the curricular unit’s intended learning outcomes:
LG1 – PC1
LG2 – PC2, PC3, PC4, PC5
LG3 – PC2, PC3, PC4, PC5, PC6

Metodologias de ensino (avaliação incluída):
A unidade curricular é teórico-prática, havendo uma alternância entre a componente expositiva (ME1) e participativa (ME2), com um grande enfoque na auto-aprendizagem (ME3). As aulas introduzem os conceitos base (ME1) que os alunos devem depois aprofundar individualmente (ME3) e em grupo através de investigação e experimentação (ME2). No início são apresentados diversos temas para o projeto de grupo (ME2), que consistem na implementação de um protótipo funcional que tangibilize alguns dos conceitos abordados na vertente teórica (ME1). Cada grupo escolherá um tema exclusivo, que deverá ir explorando ao longo do semestre.
A avaliação é constituída por uma apresentação individual (40%) e um projeto de grupo de no máximo 2 alunos (60%). Cada uma das componentes tem uma nota mínima de 9,5 valores para ter aprovação na disciplina.

Teaching methodologies (including students’ assessment):
The curricular unit is both theoretical and practical, switching between exposition (TM1) and participation (TM2), with a strong focus on self-learning (TM3). Students are introduced to theoretical concepts (TM1) and encouraged to deepen their knowledge through research and experimentation, both individually (TM3) and in group (TM2). At the beginning, several topics for projects are presented, with each one being chosen by a different group (TM2). The projects imply
the implementation of functional prototype (TM2) that consolidates some concepts overviewed in the classes (ME1), to be developed along the semester.
The assessment consists of an individual presentation (40%) and a project group of 2 students max. (60%). To be approved, the student must achieve a minimum score of 9,5 on each component.

Demonstração da coerência das metodologias de ensino com os objetivos de aprendizagem da unidade curricular:
ME1 – todos os OA
ME2 – OA2 e OA3
ME3 – OA2 e OA3

Evidence of the coherence between the teaching methodologies and the intended learning outcomes:
TM1 – all LG
TM2 – LG2 e LG3
TM3 – LG2 e LG3

Bibliografia de consulta/existência obrigatória:
Krumm, J. (2010). Ubiquitous computing fundamentals. Chapman and Hall/CRC.
Poslad, S. (2011). Ubiquitous computing: smart devices, environments and interactions. John Wiley & Sons.
Consolvo, S., Bentley, F. R., Hekler, E. B., & Phatak, S. S. (2017). Mobile user research: A practical guide. Synthesis Lectures on Mobile and Pervasive Computing, 9(1), i-195.