5,882 research outputs found

    Integrating IoT Analytics into Marketing Decision Making: A Smart Data-Driven Approach

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    With the advent of the Internet of Things (IoT), businesses have gained access to vast amounts of data generated by interconnected devices. Leveraging IoT analytics and marketing intelligence, organizations can extract valuable insights from this data to enhance decision-making processes. This paper presents a comprehensive methodology for data-driven decision-making in the context of IoT analytics and marketing intelligence. A real-time example is used to illustrate the application of this methodology, followed by an inference and discussion of the results. The rise of IoT has enabled real-time data collection from a wide array of interconnected devices, offering unprecedented opportunities for businesses to gain actionable insights. This paper focuses on the intersection of IoT analytics and marketing intelligence, exploring how data-driven decision-making can empower organizations to optimize their marketing strategies, customer experiences, and overall business performance

    Modern computing: Vision and challenges

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    Over the past six decades, the computing systems field has experienced significant transformations, profoundly impacting society with transformational developments, such as the Internet and the commodification of computing. Underpinned by technological advancements, computer systems, far from being static, have been continuously evolving and adapting to cover multifaceted societal niches. This has led to new paradigms such as cloud, fog, edge computing, and the Internet of Things (IoT), which offer fresh economic and creative opportunities. Nevertheless, this rapid change poses complex research challenges, especially in maximizing potential and enhancing functionality. As such, to maintain an economical level of performance that meets ever-tighter requirements, one must understand the drivers of new model emergence and expansion, and how contemporary challenges differ from past ones. To that end, this article investigates and assesses the factors influencing the evolution of computing systems, covering established systems and architectures as well as newer developments, such as serverless computing, quantum computing, and on-device AI on edge devices. Trends emerge when one traces technological trajectory, which includes the rapid obsolescence of frameworks due to business and technical constraints, a move towards specialized systems and models, and varying approaches to centralized and decentralized control. This comprehensive review of modern computing systems looks ahead to the future of research in the field, highlighting key challenges and emerging trends, and underscoring their importance in cost-effectively driving technological progress

    Towards rapid modeling and prototyping of indoor and outdoor monitoring applications

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    Nowadays, the capability to remotely monitor indoor and outdoor environments would allow to reduce energy consumption and improve the overall management and users’ experience of network application systems. The most known solutions adopting remote control are related to domotics (e.g., smart homes and industry 4.0 applications). An important stimulus for the development of such smart approaches is the growth of the Internet of Things (IoT) technologies and the increasing investment in the development of green houses, buildings, and, in general, heterogeneous environments. While the benefits for the humans and the environment are evident, a pervasive adoption and distribution of remote monitoring solutions are hindered by the following issue: modeling, designing, prototyping, and further developing the remote applications and underlying architecture require a certain amount of time. Moreover, such systems must be often customized on the basis of the need of the specific domain and involved entities. For such reasons, in this paper, we provide the experience made in addressing some relevant indoor and outdoor case studies through IoT-targeted tools, technologies and protocols, highlighting the advantages and disadvantages of the considered solutions as well as insights that can be useful for future practitioners

    Risk and threat mitigation techniques in internet of things (IoT) environments: a survey

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    Security in the Internet of Things (IoT) remains a predominant area of concern. Although several other surveys have been published on this topic in recent years, the broad spectrum that this area aims to cover, the rapid developments and the variety of concerns make it impossible to cover the topic adequately. This survey updates the state of the art covered in previous surveys and focuses on defences and mitigations against threats rather than on the threats alone, an area that is less extensively covered by other surveys. This survey has collated current research considering the dynamicity of the IoT environment, a topic missed in other surveys and warrants particular attention. To consider the IoT mobility, a life-cycle approach is adopted to the study of dynamic and mobile IoT environments and means of deploying defences against malicious actors aiming to compromise an IoT network and to evolve their attack laterally within it and from it. This survey takes a more comprehensive and detailed step by analysing a broad variety of methods for accomplishing each of the mitigation steps, presenting these uniquely by introducing a “defence-in-depth” approach that could significantly slow down the progress of an attack in the dynamic IoT environment. This survey sheds a light on leveraging redundancy as an inherent nature of multi-sensor IoT applications, to improve integrity and recovery. This study highlights the challenges of each mitigation step, emphasises novel perspectives, and reconnects the discussed mitigation steps to the ground principles they seek to implement

    LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volume

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    LIPIcs, Volume 251, ITCS 2023, Complete Volum

    MECHANICAL ENERGY HARVESTER FOR POWERING RFID SYSTEMS COMPONENTS: MODELING, ANALYSIS, OPTIMIZATION AND DESIGN

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    Finding alternative power sources has been an important topic of study worldwide. It is vital to find substitutes for finite fossil fuels. Such substitutes may be termed renewable energy sources and infinite supplies. Such limitless sources are derived from ambient energy like wind energy, solar energy, sea waves energy; on the other hand, smart cities megaprojects have been receiving enormous amounts of funding to transition our lives into smart lives. Smart cities heavily rely on smart devices and electronics, which utilize small amounts of energy to run. Using batteries as the power source for such smart devices imposes environmental and labor cost issues. Moreover, in many cases, smart devices are in hard-to-access places, making accessibility for disposal and replacement difficult. Finally, battery waste harms the environment. To overcome these issues, vibration-based energy harvesters have been proposed and implemented. Vibration-based energy harvesters convert the dynamic or kinetic energy which is generated due to the motion of an object into electric energy. Energy transduction mechanisms can be delivered based on piezoelectric, electromagnetic, or electrostatic methods; the piezoelectric method is generally preferred to the other methods, particularly if the frequency fluctuations are considerable. In response, piezoelectric vibration-based energy harvesters (PVEHs), have been modeled and analyzed widely. However, there are two challenges with PVEH: the maximum amount of extractable voltage and the effective (operational) frequency bandwidth are often insufficient. In this dissertation, a new type of integrated multiple system comprised of a cantilever and spring-oscillator is proposed to improve and develop the performance of the energy harvester in terms of extractable voltage and effective frequency bandwidth. The new energy harvester model is proposed to supply sufficient energy to power low-power electronic devices like RFID components. Due to the temperature fluctuations, the thermal effect over the performance of the harvester is initially studied. To alter the resonance frequency of the harvester structure, a rotating element system is considered and analyzed. In the analytical-numerical analysis, Hamilton’s principle along with Galerkin’s decomposition approach are adopted to derive the governing equations of the harvester motion and corresponding electric circuit. It is observed that integration of the spring-oscillator subsystem alters the boundary condition of the cantilever and subsequently reforms the resulting characteristic equation into a more complicated nonlinear transcendental equation. To find the resonance frequencies, this equation is solved numerically in MATLAB. It is observed that the inertial effects of the oscillator rendered to the cantilever via the restoring force effects of the spring significantly alter vibrational features of the harvester. Finally, the voltage frequency response function is analytically and numerically derived in a closed-from expression. Variations in parameter values enable the designer to mutate resonance frequencies and mode shape functions as desired. This is particularly important, since the generated energy from a PVEH is significant only if the excitation frequency coming from an external source matches the resonance (natural) frequency of the harvester structure. In subsequent sections of this work, the oscillator mass and spring stiffness are considered as the design parameters to maximize the harvestable voltage and effective frequency bandwidth, respectively. For the optimization, a genetic algorithm is adopted to find the optimal values. Since the voltage frequency response function cannot be implemented in a computer algorithm script, a suitable function approximator (regressor) is designed using fuzzy logic and neural networks. The voltage function requires manual assistance to find the resonance frequency and cannot be done automatically using computer algorithms. Specifically, to apply the numerical root-solver, one needs to manually provide the solver with an initial guess. Such an estimation is accomplished using a plot of the characteristic equation along with human visual inference. Thus, the entire process cannot be automated. Moreover, the voltage function encompasses several coefficients making the process computationally expensive. Thus, training a supervised machine learning regressor is essential. The trained regressor using adaptive-neuro-fuzzy-inference-system (ANFIS) is utilized in the genetic optimization procedure. The optimization problem is implemented, first to find the maximum voltage and second to find the maximum widened effective frequency bandwidth, which yields the optimal oscillator mass value along with the optimal spring stiffness value. As there is often no control over the external excitation frequency, it is helpful to design an adaptive energy harvester. This means that, considering a specific given value of the excitation frequency, energy harvester system parameters (oscillator mass and spring stiffness) need to be adjusted so that the resulting natural (resonance) frequency of the system aligns with the given excitation frequency. To do so, the given excitation frequency value is considered as the input and the system parameters are assumed as outputs which are estimated via the neural network fuzzy logic regressor. Finally, an experimental setup is implemented for a simple pure cantilever energy harvester triggered by impact excitations. Unlike the theoretical section, the experimental excitation is considered to be an impact excitation, which is a random process. The rationale for this is that, in the real world, the external source is a random trigger. Harmonic base excitations used in the theoretical chapters are to assess the performance of the energy harvester per standard criteria. To evaluate the performance of a proposed energy harvester model, the input excitation type consists of harmonic base triggers. In summary, this dissertation discusses several case studies and addresses key issues in the design of optimized piezoelectric vibration-based energy harvesters (PVEHs). First, an advanced model of the integrated systems is presented with equation derivations. Second, the proposed model is decomposed and analyzed in terms of mechanical and electrical frequency response functions. To do so, analytic-numeric methods are adopted. Later, influential parameters of the integrated system are detected. Then the proposed model is optimized with respect to the two vital criteria of maximum amount of extractable voltage and widened effective (operational) frequency bandwidth. Corresponding design (influential) parameters are found using neural network fuzzy logic along with genetic optimization algorithms, i.e., a soft computing method. The accuracy of the trained integrated algorithms is verified using the analytical-numerical closed-form expression of the voltage function. Then, an adaptive piezoelectric vibration-based energy harvester (PVEH) is designed. This final design pertains to the cases where the excitation (driving) frequency is given and constant, so the desired goal is to match the natural frequency of the system with the given driving frequency. In this response, a regressor using neural network fuzzy logic is designed to find the proper design parameters. Finally, the experimental setup is implemented and tested to report the maximum voltage harvested in each test execution

    Rethink Digital Health Innovation: Understanding Socio-Technical Interoperability as Guiding Concept

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    Diese Dissertation sucht nach einem theoretischem Grundgerüst, um komplexe, digitale Gesundheitsinnovationen so zu entwickeln, dass sie bessere Erfolgsaussichten haben, auch in der alltäglichen Versorgungspraxis anzukommen. Denn obwohl es weder am Bedarf von noch an Ideen für digitale Gesundheitsinnovationen mangelt, bleibt die Flut an erfolgreich in der Praxis etablierten Lösungen leider aus. Dieser unzureichende Diffusionserfolg einer entwickelten Lösung - gern auch als Pilotitis pathologisiert - offenbart sich insbesondere dann, wenn die geplante Innovation mit größeren Ambitionen und Komplexität verbunden ist. Dem geübten Kritiker werden sofort ketzerische Gegenfragen in den Sinn kommen. Beispielsweise was denn unter komplexen, digitalen Gesundheitsinnovationen verstanden werden soll und ob es überhaupt möglich ist, eine universale Lösungsformel zu finden, die eine erfolgreiche Diffusion digitaler Gesundheitsinnovationen garantieren kann. Beide Fragen sind nicht nur berechtigt, sondern münden letztlich auch in zwei Forschungsstränge, welchen ich mich in dieser Dissertation explizit widme. In einem ersten Block erarbeite ich eine Abgrenzung jener digitalen Gesundheitsinnovationen, welche derzeit in Literatur und Praxis besondere Aufmerksamkeit aufgrund ihres hohen Potentials zur Versorgungsverbesserung und ihrer resultierenden Komplexität gewidmet ist. Genauer gesagt untersuche ich dominante Zielstellungen und welche Herausforderung mit ihnen einhergehen. Innerhalb der Arbeiten in diesem Forschungsstrang kristallisieren sich vier Zielstellungen heraus: 1. die Unterstützung kontinuierlicher, gemeinschaftlicher Versorgungsprozesse über diverse Leistungserbringer (auch als inter-organisationale Versorgungspfade bekannt); 2. die aktive Einbeziehung der Patient:innen in ihre Versorgungsprozesse (auch als Patient Empowerment oder Patient Engagement bekannt); 3. die Stärkung der sektoren-übergreifenden Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Versorgungpraxis bis hin zu lernenden Gesundheitssystemen und 4. die Etablierung daten-zentrierter Wertschöpfung für das Gesundheitswesen aufgrund steigender bzgl. Verfügbarkeit valider Daten, neuen Verarbeitungsmethoden (Stichwort Künstliche Intelligenz) sowie den zahlreichen Nutzungsmöglichkeiten. Im Fokus dieser Dissertation stehen daher weniger die autarken, klar abgrenzbaren Innovationen (bspw. eine Symptomtagebuch-App zur Beschwerdedokumentation). Vielmehr adressiert diese Doktorarbeit jene Innovationsvorhaben, welche eine oder mehrere der o.g. Zielstellung verfolgen, ein weiteres technologisches Puzzleteil in komplexe Informationssystemlandschaften hinzufügen und somit im Zusammenspiel mit diversen weiteren IT-Systemen zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung und/ oder ihrer Organisation beitragen. In der Auseinandersetzung mit diesen Zielstellungen und verbundenen Herausforderungen der Systementwicklung rückte das Problem fragmentierter IT-Systemlandschaften des Gesundheitswesens in den Mittelpunkt. Darunter wird der unerfreuliche Zustand verstanden, dass unterschiedliche Informations- und Anwendungssysteme nicht wie gewünscht miteinander interagieren können. So kommt es zu Unterbrechungen von Informationsflüssen und Versorgungsprozessen, welche anderweitig durch fehleranfällige Zusatzaufwände (bspw. Doppeldokumentation) aufgefangen werden müssen. Um diesen Einschränkungen der Effektivität und Effizienz zu begegnen, müssen eben jene IT-System-Silos abgebaut werden. Alle o.g. Zielstellungen ordnen sich dieser defragmentierenden Wirkung unter, in dem sie 1. verschiedene Leistungserbringer, 2. Versorgungsteams und Patient:innen, 3. Wissenschaft und Versorgung oder 4. diverse Datenquellen und moderne Auswertungstechnologien zusammenführen wollen. Doch nun kommt es zu einem komplexen Ringschluss. Einerseits suchen die in dieser Arbeit thematisierten digitalen Gesundheitsinnovationen Wege zur Defragmentierung der Informationssystemlandschaften. Andererseits ist ihre eingeschränkte Erfolgsquote u.a. in eben jener bestehenden Fragmentierung begründet, die sie aufzulösen suchen. Mit diesem Erkenntnisgewinn eröffnet sich der zweite Forschungsstrang dieser Arbeit, der sich mit der Eigenschaft der 'Interoperabilität' intensiv auseinandersetzt. Er untersucht, wie diese Eigenschaft eine zentrale Rolle für Innovationsvorhaben in der Digital Health Domäne einnehmen soll. Denn Interoperabilität beschreibt, vereinfacht ausgedrückt, die Fähigkeit von zwei oder mehreren Systemen miteinander gemeinsame Aufgaben zu erfüllen. Sie repräsentiert somit das Kernanliegen der identifizierten Zielstellungen und ist Dreh- und Angelpunkt, wenn eine entwickelte Lösung in eine konkrete Zielumgebung integriert werden soll. Von einem technisch-dominierten Blickwinkel aus betrachtet, geht es hierbei um die Gewährleistung von validen, performanten und sicheren Kommunikationsszenarien, sodass die o.g. Informationsflussbrüche zwischen technischen Teilsystemen abgebaut werden. Ein rein technisches Interoperabilitätsverständnis genügt jedoch nicht, um die Vielfalt an Diffusionsbarrieren von digitalen Gesundheitsinnovationen zu umfassen. Denn beispielsweise das Fehlen adäquater Vergütungsoptionen innerhalb der gesetzlichen Rahmenbedingungen oder eine mangelhafte Passfähigkeit für den bestimmten Versorgungsprozess sind keine rein technischen Probleme. Vielmehr kommt hier eine Grundhaltung der Wirtschaftsinformatik zum Tragen, die Informationssysteme - auch die des Gesundheitswesens - als sozio-technische Systeme begreift und dabei Technologie stets im Zusammenhang mit Menschen, die sie nutzen, von ihr beeinflusst werden oder sie organisieren, betrachtet. Soll eine digitale Gesundheitsinnovation, die einen Mehrwert gemäß der o.g. Zielstellungen verspricht, in eine existierende Informationssystemlandschaft der Gesundheitsversorgung integriert werden, so muss sie aus technischen sowie nicht-technischen Gesichtspunkten 'interoperabel' sein. Zwar ist die Notwendigkeit von Interoperabilität in der Wissenschaft, Politik und Praxis bekannt und auch positive Bewegungen der Domäne hin zu mehr Interoperabilität sind zu verspüren. Jedoch dominiert dabei einerseits ein technisches Verständnis und andererseits bleibt das Potential dieser Eigenschaft als Leitmotiv für das Innovationsmanagement bislang weitestgehend ungenutzt. An genau dieser Stelle knüpft nun der Hauptbeitrag dieser Doktorarbeit an, in dem sie eine sozio-technische Konzeptualisierung und Kontextualisierung von Interoperabilität für künftige digitale Gesundheitsinnovationen vorschlägt. Literatur- und expertenbasiert wird ein Rahmenwerk erarbeitet - das Digital Health Innovation Interoperability Framework - das insbesondere Innovatoren und Innovationsfördernde dabei unterstützen soll, die Diffusionswahrscheinlichkeit in die Praxis zu erhöhen. Nun sind mit diesem Framework viele Erkenntnisse und Botschaften verbunden, die ich für diesen Prolog wie folgt zusammenfassen möchte: 1. Um die Entwicklung digitaler Gesundheitsinnovationen bestmöglich auf eine erfolgreiche Integration in eine bestimmte Zielumgebung auszurichten, sind die Realisierung eines neuartigen Wertversprechens sowie die Gewährleistung sozio-technischer Interoperabilität die zwei zusammenhängenden Hauptaufgaben eines Innovationsprozesses. 2. Die Gewährleistung von Interoperabilität ist eine aktiv zu verantwortende Managementaufgabe und wird durch projektspezifische Bedingungen sowie von externen und internen Dynamiken beeinflusst. 3. Sozio-technische Interoperabilität im Kontext digitaler Gesundheitsinnovationen kann über sieben, interdependente Ebenen definiert werden: Politische und regulatorische Bedingungen; Vertragsbedingungen; Versorgungs- und Geschäftsprozesse; Nutzung; Information; Anwendungen; IT-Infrastruktur. 4. Um Interoperabilität auf jeder dieser Ebenen zu gewährleisten, sind Strategien differenziert zu definieren, welche auf einem Kontinuum zwischen Kompatibilitätsanforderungen aufseiten der Innovation und der Motivation von Anpassungen aufseiten der Zielumgebung verortet werden können. 5. Das Streben nach mehr Interoperabilität fördert sowohl den nachhaltigen Erfolg der einzelnen digitalen Gesundheitsinnovation als auch die Defragmentierung existierender Informationssystemlandschaften und trägt somit zur Verbesserung des Gesundheitswesens bei. Zugegeben: die letzte dieser fünf Botschaften trägt eher die Färbung einer Überzeugung, als dass sie ein Ergebnis wissenschaftlicher Beweisführung ist. Dennoch empfinde ich diese, wenn auch persönliche Erkenntnis als Maxim der Domäne, der ich mich zugehörig fühle - der IT-Systementwicklung des Gesundheitswesens

    Cognitive Machine Individualism in a Symbiotic Cybersecurity Policy Framework for the Preservation of Internet of Things Integrity: A Quantitative Study

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    This quantitative study examined the complex nature of modern cyber threats to propose the establishment of cyber as an interdisciplinary field of public policy initiated through the creation of a symbiotic cybersecurity policy framework. For the public good (and maintaining ideological balance), there must be recognition that public policies are at a transition point where the digital public square is a tangible reality that is more than a collection of technological widgets. The academic contribution of this research project is the fusion of humanistic principles with Internet of Things (IoT) technologies that alters our perception of the machine from an instrument of human engineering into a thinking peer to elevate cyber from technical esoterism into an interdisciplinary field of public policy. The contribution to the US national cybersecurity policy body of knowledge is a unified policy framework (manifested in the symbiotic cybersecurity policy triad) that could transform cybersecurity policies from network-based to entity-based. A correlation archival data design was used with the frequency of malicious software attacks as the dependent variable and diversity of intrusion techniques as the independent variable for RQ1. For RQ2, the frequency of detection events was the dependent variable and diversity of intrusion techniques was the independent variable. Self-determination Theory is the theoretical framework as the cognitive machine can recognize, self-endorse, and maintain its own identity based on a sense of self-motivation that is progressively shaped by the machine’s ability to learn. The transformation of cyber policies from technical esoterism into an interdisciplinary field of public policy starts with the recognition that the cognitive machine is an independent consumer of, advisor into, and influenced by public policy theories, philosophical constructs, and societal initiatives
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