Approcci ed applicazioni per l’Ambient Intelligence

Approcci ed applicazioni

per l’Ambient Intelligence

Fulvio Corno – [email protected]

Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica

e-Lite Research Group

http://elite.polito.it

La rivoluzione dell’Internet of Things:

come cambia la domotica

Agenda

Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 2

Dalla domotica all’IoT

E gli utenti?

Ambient Intelligence

Un’esperienza sperimentale

Conclusioni

Domini tecnologici a confronto


Automazione / Home

Automation / Building

Automation

Domotica / Smart Home /

Smart Building

Smart Devices / Ubiquitous

/ Wearable

Mobile Devices

Clo

ud c

om

puting

Inte

rnet

/ C

onnect

ivity

Internet of Things



Automazione / Home


Automation


Smart Building


/ Wearable

Mobile Devices

Clo

ud c

om

puting

Inte

rnet

/ C

onnect

ivity

Internet of Things

Integrazione

Integrazione

Domotica vs IoT

Domotica / SH / SB Internet of Things

Architettura Impianto strutturato

gerarchicamente

Dispositivi indipendenti e

individuali

Intelligenza Dispositivi stupidi Dispositivi intelligenti

Industria Impiantistica elettica Informatica/elettronica

Modello

operativo

Verticale e controllato Isolato e indipendente (ma a

parole orizzontale e aperto)

Dispositivi Ampio mercato Prototipi e primi prodotti

Connettività Mediata dal sistema Diretta per ciascun dispositivo

Campi

applicativi

Tutti (auspicati) Tutti (auspicati)


Conquistare l’utente di IoT


Smart Home

Impianti e componenti elettrici

Elettronica di

consumo

Informatica

Telecomunicazioni

Impianti di automazio

ne

Sistemi di sorveglianz

a

Elettrodomestici

intelligenti

Servizi on-line

Controllare il

mercato delle Smart

Home e dell’IoT fa

gola ai produttori di

…

Possiamo

parlarne?

Anche se…


RS-485

Home

Automation

Building Automation

Informatica

E l’utente finale?

Sempre più nelle mani dei produttori di tecnologie

Costretto a scegliere standard e protocolli

Non interoperabili

Soggetti ad obsolescenza

Non illudersi dei nuovi standard «universali»


http://xkcd.com/927/





Automazione / Home


Automation


Smart Building


/ Wearable

Mobile Devices

Clo

ud c

om

puting

Inte

rnet

/ C

onnect

ivity

Internet of Things

IoT Applications

(IoT) Users

E la ricerca?


Automazione / Home


Automation


Smart Building


/ Wearable

Mobile Devices

Clo

ud c

om

puting

Inte

rnet

/ C

onnect

ivity

Internet of Things

IoT Applications

(IoT) Users

Aree di ricerca

“An Ambient Intelligence system is a digital

environment that proactively, but sensibly, supports

people in their daily lives”

“An Intelligent Environment is one in which the

actions of numerous networked controllers (controlling

different aspects of an environment) is orchestrated by

self-programming pre-emptive processes (e.g., intelligent

software agents) in such a way to create an interactive

holistic functionality that enhances occupants

experiences.”


Ambient Intelligence è più che Domotica

AmI

Sensitive

Responsive

Adaptive

Transparent

Ubiquitous

Intelligent

Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 12

Il ciclo di vita

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Sensing

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Sensing (ambiente)


Sensing (persona, wearable)


http://www.notchdevice.com/

Inside clothes

Haptic Feedback

Movement capture

Metria™ Informed Health

3-axis accelerometer, Galvanic Skin Response,

2 temperature sensors (body, skin)

Self-tracking

Steps, calories, sleep, distance, …



Dati dei sensori

Enormi Rumorosi

Campioni mancanti

Misure eterogenee

Tempo- & spazio-

dipendenti

Grezzi vs. elaborati

“Making sense of data”

Stream data processing

Signal processing

algorithms

Sensor fusion

Big data handling

Filtering, disambiguation,

interpretation


Reasoning

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Reasoning

Necessario per fornire adattabilità e risposte proattive

Altrimenti è “semplice automazione”

Interpretazione e riconoscimento del contesto e delle

attività

Modellazione di utenti e di contesto

Riconoscimento e predizione di attività

Decision making

Attuazione vs. suggerimento

Centralizzato o distribuito?


Acting

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Acting


Interacting

Sensing

Reasoning

Acting

Interacting


Interacting with users

Interfacce utente tradizionali

Web, mobile

Integrate con l’impiantistica civile

Natural user interfaces

Voce, gesti, movimenti corpo, emozioni,

espressione del viso, attenzione, …

L’interazione scavalca i dispositivi ICT

(“disappearing computer”)

Dovrebbe essere l’aspetto più importante,

ma…


Non corriamo con le tecnologie


http://radar.oreilly.com/2014/05/most-of-what-we-

need-for-smart-cities-already-exists.html

http://radar.oreilly.com/2014/04/ioth-the-internet-of-

things-and-humans.html

Un’esperienza concreta

Politecnico di Torino

Nuovo insegnamento a.a. 2013/2014

Ambient Intelligence: Technology and Design

6 crediti opzionali, terzo anno Ingegneria, lingua Inglese

Docenti:

F. Corno, D. Bonino, L. De Russis

Studenti:

Informatica, Elettronica, Elettrica,

Design, Meccanica, …

Molti stranieri

Ambient Intelligence

http://bit.ly/polito-ami

Verona, 28/10/2014 25




Info, materiale, lezioni


http://bit.ly/polito-ami http://www.youtube.com/pla

ylist?list=PLqRTLlwsxDL-

ikzLwzQIS_R2YojZMvmJW

Caratteristiche del corso

Didattica fortemente sperimentale

Laboratorio

Progetti di gruppo (= esame)

Hardware + Software

Metodologia di progettazione

Feature-driven

Technology neutral

Strumenti e protocolli aperti

Mix e convivenza di componenti OTS e componenti

custom


Architetture aperte, orizzontali


The Dog Gateway http://dog-gateway.github.io/


D D D D D D D D Domotic devices (switches,

buttons, relays, sensors, meters,

…)

Domotic bus (wired, wireless)

GW Bus-to-IP gateway

Bus-to-serial gateway GW

Ethernet, Wi-Fi, USB

User

Interface

Mobile, Web, Home Display,

Multi Touch, Accessibility,

Natural language, …

Data

analysis

ERP, Web services, Stream

processors, Datawarehouse

Dog

Bundles

Device abstraction, Event

abstraction, State abstraction,

Rules engine, …

User

Interface User

Interface

Smart

Appliance

The Dog Gateway


http://dog-gateway.github.io/

Kit di laboratorio (scorcio)


Risultati


Risultati


10 progetti

Domini

applicativi

diversi Approccio

multi

disciplinare

Creatività,

entusiamo,

tecnologia Dall’idea al

prototipo

funzionante

Coinvol-

gimento

utenti

Student’s showcase @ I3P


Ambient Intelligence? Sensitive Responsive Adaptive Transparent Ubiquitous Intelligent

Smart Pet

Feeder ★ ★ ★

Door On

Phone ★★ ★★ ★ ★★★ ★★★ ★★

SétApp

★★ ★★ ★ ★★ ★

Smart Butler

★ ★★ ★★ ★★ ★★

Smart

Gardener ★★★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★

Smart Raise

Your Hand ★★ ★ ★ ★★★ ★★★ ★★

Smart

Notifications ★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★ ★★

Treasure

Hunting ★ ★★ ★ ★ ★★★ ★


Conclusioni


Pensare “orizzontale”, mai “verticale”

Pensare all’utente, non alla tecnologia

Né alle legacy, né alle mode

Infrastrutture aperte ed interoperabili per supportare

Dispositivi del futuro

Applicazioni future

Valorizzare i dati raccolti e gestiti

For further information


Research group

http://elite.polito.it

Publications

http://elite.polito.it/index.php/research/publications

Ambient Intelligence course


Students projects

http://ami-2014.github.io/

Dog2 gateway


Contact

[email protected]

+39 011 090 7053

http://elite.polito.it/













mailto:[email protected]

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stesso modo 2.5 Italia”

Siete liberi di riprodurre e modificare quest’opera, per

scopi non commerciali, e citando la fonte. Eventuali

versioni modificate dovranno essere rilasciate con la

stessa licenza

Testo completo della licenza:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/it/

Visione «verticale» dei produttori


D D D D

Applicazione

Dispositivi

• Tecnologie dei sensori

• Protocolli di

comunicazione

• Scala (locale, geografica)

• Numero di dispositivi

• Frequenze di

campionamento

• Sicurezza / autenticazione

• Tipologia dei dati

• Unidirezionale o

bidirezionale

• Codifica dei dati

• Polling / Pushing

Infrastruttura

• Sensori ambientali (temperatura, umidità,

CO2, inquinanti, illuminazione, vento, …)

• Sensori utente (presenza, movimento, accessi,

…)

• Misuratori energetici (energia e potenza

elettriche, consumi gas e acqua, …)

• Attuatori (relais, elettrovalvole,

motorizzazioni, segnalatori, …)

• Sistemi di automazione

• Tipologie di interconnessione

• Cruscotti (osservazione, monitoraggio, …)

• Dati storici (memorizzazione,

consolidamento, consultazione, …)

• Allarmi (anomalie, superamento soglie, …)

• Controllo remoto (comando attuatori,

dis/attivazione azioni, modifica set-point, …)

• Tendenze (analisi su dati storici, analisi su

dati in tempo reale)

• Elaborazioni in tempo reale (calcolo

grandezze derivate, sensori virtuali, …)

• Intelligenza ambientale (comfort,

risparmio energetico, applicazione scenari,

adattamento dinamico, …)

• Integrazione con sistemi informativi

Nel mondo reale…


D D D D

Dispositivi

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

Applicazione

D Wired

Wireless

Custom-made

Appliance

Internet

Infrastruttura

E allora?


D D D D D D D D D D D D

Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione

Una lingua franca




Rappresentazione neutrale

Architetture orizzontali e aperte




Rappresentazione neutrale

Funzionalità di base

API

Driver di interfacciamento ai protocolli

Scambio dati

Elaborazione real time Scenari Intelligenza

Intelligenza

Servizi/agenti

applicativi

Approcci ed applicazioni per l’Ambient Intelligence

Internet

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