Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/45072
Type: Tese
Title: On the social and spatiotemporal aspects for urban computing
Authors: Kássio Leonardo da Silva Machado
First Advisor: Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
metadata.dc.contributor.advisor2: Azzedine Boukerche
First Co-advisor: Eduardo Coelho Cerqueira
First Referee: Burak Kantarci
Second Referee: Ehab Elmallah
Third Referee: Richard Yu
metadata.dc.contributor.referee4: Luiz Filipe Menezes Vieira
Abstract: Nesta pesquisa, nós investigamos diferentes abordagens para o sensoriamento urbano, com especial foco em sistemas escaláveis de sensoriamento de variáveis sociais, espaciais e temporais, desde a obtenção de dados adequadamente até o desenvolvimento de soluções sensíveis contexto espaçotemporal. Nós estudamos o comportamento coletivo no contexto espaçotemporal através dos dados de aplicativos de redes sociais online, devido à grande popularidade e aceitação entre os usuários de dispositivos pessoais móveis. Esta aceitação provê significativo engajamento, onde quantidades substanciais de dados são compartilhadas diariamente, resultando em massivos repositórios de informação contextual. Inicialmente, nós investigamos as preferências espaçotemporais dos usuários em diversas cidades ao redor do mundo e uma análise combinada com os dados climáticos. Os resultados mostraram que um subconjunto de cidades exibe um comportamento dinâmico relacionado as preferências espaçotemporais dos usuários, onde as condições de temperatura caracterizam as flutuações dessas preferências. As mudanças de preferências incluem lugares visitados nas cidades estudadas, bem como transições entre diferentes regiões destas cidades, tal que este fenômeno pode ser observado em porções significativas da população e dos lugares estudados. Neste trabalho, nós também investigamos os efeitos das dinâmicas espaçotemporais na co-localização de usuários. Nós propomos um modelo de rede para estimar o grafo social de uma cidade a partir da proximidade geográfica entre usuários. A avaliação dos resultados mostrou mudanças estruturais significativas no grafo ao longo do tempo. Baseado nas observações encontradas, nós propomos um protocolo de rede para aplicações tolerantes a atraso capaz de aumentar a taxa de entrega enquanto otimiza a replicação de mensagens e o atraso. Nesse trabalho também investigamos as dinâmicas espaçotemporais em áreas urbanas a respeito do consumo de conteúdo online, onde caracterizamos as propriedades geográficas do consumo de conteúdo e suas propriedades sociais latentes através dos metadados disponibilizado pelos aplicativo. Os resultados mostraram que áreas urbanas podem exibir demandas significativas de conteúdo redundante durante pequenas e recorrentes janelas de espaço e tempo ao longo dia, de modo que os usuários podem cooperar para o provimento de conteúdo localmente e mitigar a demanda. Nessa direção, nós propusemos um mecanismo de gerência de cache distribuído que explora a persistência espacial e social dos usuários. Por último, nós cominamos os dados desses aplicativos de redes sociais e dados aberto governamentais para formular um arcabouço de sensoriamento urbano capaz de avaliar características de urbanismo, sociabilidade e mobilidade dos cidadãos. Ao longo desta pesquisa, nós propomos metodologias de sensoriamento e análises de características sociais e espaçotemporais em ambientes urbanos. Os métodos e aplicações propostos favorecem o uso de dados abertos e publicamente disponíveis para impulsionar a capacidade de generalização. Dessa forma, as aplicações e contribuições desse trabalho podem ser reproduzidas em cidades não contempladas neste estudo.
Abstract: In this thesis, we address urban sensing approaches, especially the challenge of providing scalable sensing systems of social, spatial and temporal variables for urban scenarios. We deal with the problem of obtaining adequate information to be used in the design of urban solutions and improve services sensitive to the social and spatiotemporal context. We investigate collective behavior in the spatiotemporal context through Online Social Networks (OSNs) due to their enormous popularity and acceptance among users of mobile personal devices. This acceptance provides significant user's engagement, where substantial amounts of data are shared online daily, resulting in massive repositories of contextual information. Initially, we investigate the spatiotemporal preferences of users in several cities around the world in a joint analysis with climatic data. The results showed that a subset of cities exhibits a dynamic behavior that concerns the users' spatial preferences, where temperature thresholds can characterize the shift. The preference shift includes places visited by users in the studied cities as well as the transition between regions of the city, such that this phenomenon may be observed in significant portions of the population and places. In this work, we also investigate the effects of spatiotemporal dynamics on the co-location of users. We propose a network model based on timely meetings to estimate the social graph based on the geographic proximity. The results show the changes in the structural characteristics of the graph over time. Based on these insights, we propose a message forwarding protocol for delay-tolerant applications capable of increasing delivery rate while optimizing message replication and delay. In these investigations, we include the spatiotemporal dynamics of urban areas regarding content consumption. We jointly investigate the location of users and their content of interest according to the metadata used in this work provided by the OSN. The results show that the studied areas can provide substantial demands for redundant content in small spatiotemporal windows, such that users could cooperate to provide content locally and offload the demand. From these observations, we propose a distributed cache management mechanism able to take advantage of users' social and spatial persistence. Finally, we combine OSN data and official local government data to formulate an urban sensing framework capable of assessing characteristics of urbanism, sociability, and mobility of citizens of a city. In this work, we propose methodologies of sensing and analysis of social and spatiotemporal characteristics in urban settings. The proposed methods and applications favor the use of publicly available data to provide effective generalization capability. Thus, the applications and contributions of this work can be reproduced in cities not contemplated in this study, and other cities can take advantage of urban sensing.
Subject: Computação – Teses.
Computação Urbana – Teses
Sensoriamento Urbano. – Teses.
language: eng
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/45072
Issue Date: 22-Nov-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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