Cognitive assistance in intelligent environments

Tese de doutoramento em Engenharia BiomédicaCurrently society responds badly to some social issues. One of the problems lies on the society concept itself. The common pyramid describing the social strata does not reflect the new social reality, given that the elderly strata largely exceed the teenage strata. This fact also implies a change in terms of social and medical needs. Thus, a great number of medical services should be adapted to respond to the needs of the elderly people. In fact, any common family cannot take care of an elderly person and, in many cases they cannot also afford the required medical care. Having less time, and often, less money, a family cannot have their older relatives in their homes. In addition, the necessary support required to overcome the elderly limitations, makes it even more difficult. One solution could be that elderly people go to nursing homes or care centers. However, due to the overgrowth of the elderly community, geriatric units are not enough to take care of all those people. As a solution, technology can provide wellbeing and assistance in the elderly everyday life through personalized services at low cost. This thesis presents a cognitive assistant platform, named iGenda. A cognitive assistant provides numerous user oriented services, and it ubiquitously and transparently interacts directly with the user. Therefore, this research work has as motto: impacting the user’s life without causing an impact. It means that the platform aim is to influence the user’s life, by providing a greater quality of life, without being too complex to use. The answers to our society’s social and technological challenges are provided by the development of a platform that is intuitive to the user, cheap and able to be integrated in an Ambient Assisted Living ecosystem. Thus, this thesis presents a multi-agent, platform-independent architecture capable of intelligent scheduling. Being the cognitive assistant implemented in four case studies, namely: a sensor platform, a digital clinical guideline system, an orientation system based on augmented reality, and a fall detection application. These case studies validate the social and technological challenges, therefore the iGenda too. This is due to the complete integration with other systems, without major changes of the architecture and archetype.Atualmente, a sociedade debate-se com um problema para o qual não há uma solução simples. O problema reside na própria sociedade, mais especificamente no seu conceito. A pirâmide populacional clássica não retrata a sociedade como é atualmente, sendo que o número de idosos ultrapassa o número de jovens. Ora, este facto acarreta uma mudança nas necessidades sociais e cuidados médicos. Deste modo, um grande número de serviços médicos têm que ser reajustados para as necessidades das pessoas mais idosas. Com menos tempo e frequentemente sem dinheiro, a família não é capaz de ter um idoso na sua casa. Tendo em conta as limitações das pessoas idosas em termos de saúde, a incapacidade de assistir uma pessoa idosa é ainda maior. Uma possível solução é colocar os idosos em casas de repouso ou centros geriátricos. Contudo, devido ao crescimento da comunidade idosa, não existem unidades geriátricas suficientes para todas as pessoas. A tecnologia pode providenciar assistência e bem-estar na vida cotidiana de uma pessoa idosa, através de serviços personalizados de baixo custo, servindo como uma possível resposta aos problemas apresentados. Nesta tese apresenta-se o iGenda, como uma plataforma de desenvolvimento de assistentes cognitivos. Um assistente cognitivo que assegura vários serviços orientados ao utilizador, interagindo com o utilizador de forma ubíqua e transparente. Este trabalho de investigação tem como lema: mudar a vida do utilizador sem o mudar. Isto significa que a plataforma tem como objetivo mudar a vida do utilizador, ao proporcionar uma maior qualidade de vida, sem que o utilizador tenha dificuldade a adaptar-se ou a utilizar a plataforma. As respostas para os desafios sociais e tecnológicos apresentados pela nossa sociedade são fornecidas pelo desenvolvimento de uma plataforma intuitiva, barata e capaz de ser integrada num ecossistema de Ambient Assisted Living. Deste modo, o processo de agendamento inteligente é assegurado por uma arquitetura multiagente e independente de plataformas, apresentada nesta tese. Sendo que o assistente cognitivo é implementado em quatro casos de estudo: uma plataforma de sensores, um sistema digital de guias clínicos, um sistema de orientação baseado em realidade aumentada e um sistema de deteção de quedas. Estes casos de estudo validam os desafios sociais e tecnológicos, portanto validando também o iGenda. Isto verifica-se com a integração completa com outros sistemas, sem muitas alterações à arquitetura ou ao arquétip

Agentes de apoio à argumentação e decisão em grupo

Tese de Doutoramento Ramo de Informática - Área de Inteligência ArtificialA tomada de decisão é um processo cognitivo que conduz à selecção de um plano de acção, de entre vários; trata-se do resultado de uma construção psicológica que varia em função do indivíduo ou indivíduos. No contexto organizacional, ocorre por vezes uma profusão de problemas de decisão. Facto que pode estar relacionado com disfunções da própria organização, como, por exemplo, downsizing, restrições orçamentais, excesso de trabalho, ou que pode simplesmente ser o resultado de uma evolução natural sem que lhe seja possível atribuir um motivo em particular. Por outro lado, a tomada de decisão activa implica a escolha responsável, e pode ser realizada individualmente ou em grupo, o que nos leva a considerar que cada problema transporta em si uma oportunidade que vai para além do próprio problema, i.e., um esforço deliberado para ampliar as nossas vivências significa um passo em frente no sentido de tomar decisões com qualidade. Os grupos trocam ideias, envolvem-se em processos de argumentação e contra-argumentação, negoceiam, cooperam, colaboram ou discutem metodologias e/ou técnicas para resolver problemas. A Tese que pretendemos defender é a de que, através de um Sistema Multiagente, podemos modelar e simular os participantes de uma reunião de tomada de decisão em grupo, suportando desse modo o organizador da reunião ou qualquer dos outros participantes. Pretendemos ainda provar que lidando com informação incompleta, considerando aspectos sociais e emotivos e tendo em conta os processos de argumentação, o nosso modelo irá permitir simular melhor a realidade e dar um melhor suporte à tomada de decisão em grupo. Neste contexto foi desenvolvido o trabalho apresentado nesta tese. Foi proposto um modelo de um Sistema Multiagente capaz de lidar com a problemática da tomada de decisão em grupo e em particular um arquétipo para os agentes participantes, onde foram considerados os seguintes requisitos: capacidades argumentativas, características antropomórficas, capacidade de representação de informação incompleta e competências emocionais. Desenvolveram-se vários algoritmos de suporte ao processo de geração, selecção e avaliação dos argumentos, bem como várias estratégias de actuação para os agentes participantes. De acordo com as especificações elaboradas, foi desenvolvido um protótipo de um simulador de tomada de decisão em grupo. Para aplicação do protótipo foram seleccionados os problemas multi-critério, que podem ser mais ou menos complexos e envolver tomadas de decisão mais ou menos polémicas. O protótipo serviu de base à realização de várias experiências que permitiram tirar algumas conclusões sobre o trabalho desenvolvido e apontar linhas de acção futuras. Importa referir a importância de uma boa representação do perfil dos participantes na reunião e o facto do Sistema Multiagente desenvolvido dever ser visto apenas como um Simulador, desempenhando a função de um Sistema de Apoio à Decisão, e não a função de um sistema que substitua o ser humano nesta actividade nobre e complexa.Decision making is the cognitive process leading to the selection of a course of action among variations; indeed, decision making is said to be a psychological construct, depending on the individual or individuals. For example, in an organizational setting, at one time or another, organizations develop an over-abundance of decision problems. Sometimes they can be linked to organizational trauma, like downsizing, budget restraints or workload, or they may evolve over time with no apparent triggering event. On the other hand, active decision-making involves a responsible choice that one must make, either alone or in group, leading us to consider that each problem has hidden in it an opportunity so powerful that it literally dwarfs the problem itself, i.e., a deliberate effort to broaden our experiences is the single most helpful effort in making good decisions. Groups exchanges ideas, engage in a process of argumentation and counter-argumentation, negotiate, cooperate, collaborate or even discuss techniques and/or methodologies for problem solving. In this work we claim that through a Multiagent system it is possible to model and simulate the participants of a group decision making meeting, supporting the meeting facilitator or any other participants. In our model, the consideration of incomplete information, social and emotional aspects, as well as argumentation processes allow a better simulation of the reality and a better support to the group decision making activity. This is the context for the work developed in this dissertation. It is proposed a Multiagent System for modelling group decision making processes and an architecture for participant agents, where the following requisites were considered: argumentative capabilities, anthropomorphic characteristics, ability to represent incomplete information and emotional competences. To support the argumentation generation, selection and evaluation, several algorithms were proposed, and strategies were also developed to guide the participant agent’s behaviour. According to these specifications it was developed a prototype of a group decision making simulator. Multi-criteria problems were selected for the prototype application, since they can be more or less complex and involve decisions more or less polemic. The prototype has been used in several experiments leading to some conclusions and to the definition of future work. It is important to notice the importance of a good representation of the participants profile and the fact that the Multiagent System should be considered only as a simulator playing the role of a decision support system and not as a system that intend to substitute the meeting or even to substitute some meeting participant in this activity so noble an complex