Digital Ecosystem: For Better Management of Multimedia Contents

Ecosystèmes numériques: pour une meilleure gestion des contenus multimédias

Solomon Asres Kidanu (1)

1 LIUPPA - Laboratoire Informatique de l'Université de Pau et des Pays de l'Adour

Nowadays, most of the information exchanged in Internet (particularly through social networks) is in the form of multimedia data. Each actor in Internet (individuals, en- terprises, territorial communities, etc.) becomes producer and consumer of contents. Development and increasing demand for multimedia data offer producers/consumers more choices and opportunities for sharing in collaborative environments. Nevertheless, social network platforms and other traditional collaborative environments present limi- tations regarding to enrich, extract semantics, and combine multimedia resources from different sources so to come up with a collective intelligence for effective and better rec- ommendation, negotiation, notification, etc. Existing collaborative environments also have constraints in addressing the extremely increasing multimedia resources in the web by keeping mutual benefits in a win-win situation. They do not fully allow users to define their profiles and preferences, to publish or keep locally their resources, to have control over their resources according to predefined usage rules, and to have the benefits from collective knowledge. Keeping balance in terms of resource provision and con- sumption is another challenge to ensure the survival and reliability of the collaborative environments. In this context, Digital Ecosystems aim at creating a digital environment for interested participants that supports in-between cooperation and promotes collective knowledge sharing in order to provide mutual benefits, as a new way to handle collaboration in a distributed and heterogeneous environment. Thus, we propose a Digital Ecosystem for better management of multimedia contents ensuring the benefits of all its partici- pants. The objective is to create a digital environment for interested participants that support in-between cooperation and promote collective knowledge sharing in order to provide mutual benefits, as a new way to handle collaboration in a distributed and het- erogeneous environment. Digital Ecosystems are often described as complex systems in which several entities exist and interact. To model and develop such complex systems, modeling languages and frameworks are required. Multi-Agent Systems (MASs) have received much attention in recent years because of their advantages on modeling complex distributed systems. However, in the context of Digital Ecosystems, there is still a need for comprehensive modeling language and framework to represent the entities and also facilitate the development process. Moreover, the development of MAS-based Digital Ecosystems remains a complicated task, which demands time and special programming skills. Thus, there is a need for proposing modeling languages and methodologies that support easy and quick way of development and also reduce the overall complexity of developing process. The first contribution of this work regards to Digital Ecosystems modeling. We propose an ontological model based on MAS concepts, called MAS2DES-Onto, which meets the requirements of MASs and Digital Ecosystems. It provides a clear representation of agent concepts and relationships to support the modeling of agents’ behavior, knowl- edge, rule, etc. MAS2DES-Onto consists of five modules to represent all the essential aspects of agents in the context of MAS-based Digital Ecosystems: Structure, Species, Reasoning, Interaction, and System. The second contribution is related to the develop- ment process of Digital Ecosystems. We propose a framework, called Onto2MAS, for easy and quick development of MAs-based Digital Ecosystems. This framework enables developers an automatic and rapid generation of MAs-based Digital Ecosystems, based on the ontological model. The framework has three components (Designer, Generator, and Deployer) to support the designing, generating, and deployment processes of the development. Onto2MAS also provides a language, called OJ, which is a simplified language to help the developer in the process of specifying end-user requirements. To demonstrate the efficiency of our approach, we also present the results of experimental tests that we conducted with a first implementation of Onto2MAS, called OnToJade. It is developed with well-known platforms, such as JADE, Jena, Java, and Prot ́eg ́e Editor. Finally, we provide a MultiMedia Digital Ecosystem (MMDES) as a new environment of collaboration and sharing of multimedia contents generated from MAS2DES-Onto and using Onto2MAS framework. We show how particular requirements of MMDES (such as multimedia resources management, knowledge and query management, contribution of participants for multimedia resources, and ensuring balance of the ecosystem) are handled. The first version of MMDES implementation is deployed on a mobile platform.

De nos jours, la plupart des informations échangées sur Internet (notamment via les réseaux sociaux) se présente sous forme de données multimédias. Chaque acteur sur Internet (particuliers, entreprises, communautés territoriales, etc.) devient, à la fois, un producteur et un consommateur de données. La croissance de l’offre et de la demande des données multimédias permet aux producteurs / consommateurs d’avoir plus de choix et de possibilités de partage des données dans des environnements collaboratifs. Néanmoins, les plates-formes des réseaux sociaux et d’autres environnements collaboratifs traditionnels présentent des limites concernant l’enrichissement, l’extraction de la sémantique et la combinaison des ressources multimédias de différentes sources ne permettant pas ainsi de faire émerger une intelligence collective pour une meilleure recommandation, négociation, notification, etc. En outre, vu l’augmentation des ressources multimédias dans le web, les plates-formes existantes souffrent de plusieurs difficultés à conserver les avantages mutuels des acteurs dans un schéma gagnant-gagnant. En particulier, elles ne permettent pas aux utilisateurs de définir leurs profils et leurs préférences, de publier ou de conserver localement leurs ressources, d’avoir le contrôle sur leurs ressources selon leurs propres règles d’utilisation et d’usage. Le maintien de l’équilibre entre les ressources et la consommation est un autre défi pour assurer la survie et la fiabilité des environnements collaboratifs. Dans ce contexte, les écosystèmes numériques ont émergé depuis une décennie en proposant un environnement numérique permettant à ses participants de maintenir une coopération plus harmonieuse et qui favorise davantage l’extraction et la promotion d’une connaissance collective. Dans cette thèse, nous adoptons ce concept d’écosystèmes numériques pour fournir une meilleure gestion des contenus multimédias assurant les bénéfices de tous ses participants. Les écosystèmes numériques sont souvent décrits comme des systèmes complexes dans lesquels plusieurs entités existent et interagissent. Pour modéliser et développer de tels systèmes complexes, plusieurs langages de modélisation sont nécessaires. Cependant, dans le contexte des écosystèmes numériques, il est toujours nécessaire de disposer d’un langage et d’un framework de modélisation complets pour représenter les entités nécessaire, faciliter le processus de développement et réduire sa complexité. La première contribution de ce travail consiste à proposer une modélisation des écosystèmes numériques. Nous proposons un modèle ontologique fondé sur des concepts des Systèmes Multi-Agents (SMA), appelé MAS2DES-Onto. Ce dernier est constitué de cinq modules pour représenter tous les aspects essentiels des agents dans le contexte des écosystèmes numériques : Structure, Espèces, Raisonnement, Interaction et Système. La deuxième contribution de cette thèse est liée au processus de développement des écosystèmes numériques. Nous proposons un framework appelé Onto2MAS pour le développement facile et rapide des écosystèmes numériques basés sur MAS2DES-Onto. Le framework comporte trois composants (Designer, Generator et Deployer) pour prendre en compte les processus de conception, de génération et de déploiement du développement. Onto2MAS fournit également un langage, appelée OJ, qui est un langage simplifié pour aider le développeur à spécifier ses besoins. Pour valider notre approche, nous présentons également les résultats des tests expérimentaux que nous avons menés avec une première implémentation de Onto2MAS, appelée OnToJade. L’outil est développé avec des plate- formes connues, telles que JADE, Jena, Java et Protégé. Enfin, nous présentons un écosystème numérique multimédia (MMDES) comme un nouvel environnement de collaboration et de partage des contenus multimédias générés par MAS2DES-Onto et utilisant le framework Onto2MAS. Nous montrons comment les exigences particulières du MMDES (telles que la gestion des ressources multimédias, la gestion des connaissances et des requêtes, la contribution des participants aux ressources multimédias et l’équilibre de l’écosystème) sont traitées. La premi`ere version de l’implémentation MMDES est déployée sur une plate-forme mobile.

Mots clés: Digital Ecosystems; Multimedia; Multi-Agent Systems; Ontology

Mots clés: Ecosystèmes Numériques; Multimédia; Systèmes Multi-Agents; Ontolgie

Domaines: Informatique [cs]

Solomon Asres Kidanu. Digital Ecosystem: For Better Management of Multimedia Contents. Computer Science [cs]. Université de Pau et des Pays de l'Adour, 2016. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02404838⟩