Linha de produtos de software dinâmica direcionada por qualidade : o caso de redes de monitoração do corpo humano

Abstract

Na atualidade, os indivíduos passam a ter uma posição mais ativa no processo de investigação de doenças querendo acompanhar o seu estado de saúde continuamente. Por ser é inviável manter um profissional de saúde para cada indivíduo, mais apoio da tecnologia tem sido requerido a fim de auxiliar esse processo de monitoração. Diante deste quadro, mais soluções automatizadas estão sendo propostas, em particular, Redes de Sensores do Corpo Humano (RSCH), no qual um indivíduo monitora suas atividades diárias e sinais vitais e o sistema o auxilia na prevenção e detecção de situações de emergência. Este trabalho explora como a metodologia de Linha de Produto de Software Dinâmica (LPSD) no contexto de RSCH gerencia e balanceia requisitos conflitantes, tais como disponibilidade e confiabilidade, de tal forma que quando o indivíduo estiver em uma situação normal de saúde, o sistema possa desativar alguns sensores ou funcionalidades visando economia de bateria e processamento; e por outro lado, quando o indivíduo desmaiar ou alterar seus batimentos cardíacos, o oposto deva acontecer com os sensores afim de se prover o melhor serviço para o indivíduo em uma situação de alto risco de saúde. Uma LPSD para RSCH se reconfigura baseando-se em mudanças de contexto, no caso, mudança na situação de saúde do indivíduo monitorado, afim de atingir um novo objetivo de qualidade para esta nova situação de risco. Neste trabalho, a situação de um indivíduo é especificada como um contrato de qualidade, provido por um especialista no domínio (médico). O contrato é modelado como uma máquina de estados, onde as transições entre estados são causadas por eventos de saúde (queda, desmaio, alteração de pressão) e os estados definem objetivos de qualidade. A verificação de não conformidade com o objetivo de qualidade motiva a reconfiguração do sistema. A confiabilidade de uma determinada configuração é medida como uma única fórmula, parametrizada com a presença e ausência das features da LPSD e das qualidades associadas a elas. Além de confiabilidade, exploram-se também parâmetros de qualidade tais como tempo de vida estimado para o sistema, taxa de amostragem, qualidade e quantidade de informação das configurações. As estratégias de cálculo de qualidade Simple MultiAttribute Rating Technique (SMART) e orientação a objetivos (GOAL) são comparadas no domínio de RSCH. Avaliou-se a abordagem proposta via simulações com dados reais de monitoração e obteve-se resultado favorável à utilização da metodologia proposta no contexto. _______________________________________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Nowadays, individuals have a more active stance in the investigation of diseases in the sense that they want to monitor their health status continuously. Because it is not sustainable to have dedicated health professional for each individual, more technology support has been applied to assist this monitoring process. In this context, automatic solutions are being proposed, in particular Body Sensor Network (BSN), in which an individual monitors his vital signs and the system aids him in the prevention and detection of emergency situations. BSN must manage and balance conflicting requirements, such as availability and reliability, in a way that if the patient is in a normal or low health risk situation, the system can turn off some sensors or disable features to save power and processing. On the other hand, when the individual faints or changes its heartbeats dangerously, the opposite should happen with the sensors and features in order to provide the best service for this high risk situation. We explore how Dynamic Software Product Line (DSPL) achieves this goal. A DSPL reconfigures itself based on some context changes e.g., the persons' medical situation, to meet a new quality goal for that new situation, as specified by a reliability contract provided by the domain expert (a medical doctor). This contract is modeled as a state machine, whose transitions are medical events (e.g., fall, stroke) and states are target reliability goals, prompting a reconfiguration to meet it. The reliability of any given configuration is measured by a single formula, parametrizing over the features of the DSPL and related quality information. Besides reliability, we also explore other quality parameters such as lifetime, sensor sample rate, quality and amount of information. Strategies for calculating quality such as Simple MultiAttribute Rating Technique (SMART) and goal-oriented are compared in the BSN domain. We evaluated the proposed approach via simulations with real monitoring data and obtained favorable results with the use of the proposed methodology in the BSN context.