Role of Artificial Intelligence (AI) art in care of ageing society: focus on dementia

open access articleBackground: Art enhances both physical and mental health wellbeing. The health benefits include reduction in blood pressure, heart rate, pain perception and briefer inpatient stays, as well as improvement of communication skills and self-esteem. In addition to these, people living with dementia benefit from reduction of their noncognitive, behavioural changes, enhancement of their cognitive capacities and being socially active. Methods: The current study represents a narrative general literature review on available studies and knowledge about contribution of Artificial Intelligence (AI) in creative arts. Results: We review AI visual arts technologies, and their potential for use among people with dementia and care, drawing on similar experiences to date from traditional art in dementia care. Conclusion: The virtual reality, installations and the psychedelic properties of the AI created art provide a new venue for more detailed research about its therapeutic use in dementia

Use Cases for Design Personas : A Systematic Review and New Frontiers

Personas represent the needs of users in diverse populations and impact design by endearing empathy and improving communication. While personas have been lauded for their benefits, we could locate no prior review of persona use cases in design, prompting the question: how are personas actually used to achieve these benefits? To address this question, we review 95 articles containing persona application across multiple domains, and identify software development, healthcare, and higher education as the top domains that employ personas. We then present a three-stage design hierarchy of persona usage to describe how personas are used in design tasks. Finally, we assess the increasing trend of persona initiatives aimed towards social good rather than solely commercial interests. Our findings establish a roadmap of best practices for how practitioners can innovatively employ personas to increase the value of designs and highlight avenues of using personas for socially impactful purposes.© 2022 Copyright held by the owner/author(s). Publication rights licensed to ACM. ACM ISBN 978-1-4503-9157-3/22/04. https://doi.org/10.1145/3491102.3517589fi=vertaisarvioitu|en=peerReviewed

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

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

Explainable Artificial Intelligence (XAI) from a user perspective- A synthesis of prior literature and problematizing avenues for future research

The final search query for the Systematic Literature Review (SLR) was conducted on 15th July 2022. Initially, we extracted 1707 journal and conference articles from the Scopus and Web of Science databases. Inclusion and exclusion criteria were then applied, and 58 articles were selected for the SLR. The findings show four dimensions that shape the AI explanation, which are format (explanation representation format), completeness (explanation should contain all required information, including the supplementary information), accuracy (information regarding the accuracy of the explanation), and currency (explanation should contain recent information). Moreover, along with the automatic representation of the explanation, the users can request additional information if needed. We have also found five dimensions of XAI effects: trust, transparency, understandability, usability, and fairness. In addition, we investigated current knowledge from selected articles to problematize future research agendas as research questions along with possible research paths. Consequently, a comprehensive framework of XAI and its possible effects on user behavior has been developed

User-centered visual analysis using a hybrid reasoning architecture for intensive care units

One problem pertaining to Intensive Care Unit information systems is that, in some cases, a very dense display of data can result. To ensure the overview and readability of the increasing volumes of data, some special features are required (e.g., data prioritization, clustering, and selection mechanisms) with the application of analytical methods (e.g., temporal data abstraction, principal component analysis, and detection of events). This paper addresses the problem of improving the integration of the visual and analytical methods applied to medical monitoring systems. We present a knowledge- and machine learning-based approach to support the knowledge discovery process with appropriate analytical and visual methods. Its potential benefit to the development of user interfaces for intelligent monitors that can assist with the detection and explanation of new, potentially threatening medical events. The proposed hybrid reasoning architecture provides an interactive graphical user interface to adjust the parameters of the analytical methods based on the users' task at hand. The action sequences performed on the graphical user interface by the user are consolidated in a dynamic knowledge base with specific hybrid reasoning that integrates symbolic and connectionist approaches. These sequences of expert knowledge acquisition can be very efficient for making easier knowledge emergence during a similar experience and positively impact the monitoring of critical situations. The provided graphical user interface incorporating a user-centered visual analysis is exploited to facilitate the natural and effective representation of clinical information for patient care

Health data management in the medical arena

In this paper it is presented an Agency for Integration, Archive and Diffusion of Medical Information (AIDA), which configures a data warehouse, developed using Multi-Agent technology. AIDA is like a symbiont, with a close association with core applications present at any health care facility, such as the Picture Archive Communication System, the Radiological Information System or the Electronic Medical Record Information System. Multi-Agent Systems also configure a new methodology for problem solving

Block-Based Development of Mobile Learning Experiences for the Internet of Things

The Internet of Things enables experts of given domains to create smart user experiences for interacting with the environment. However, development of such experiences requires strong programming skills, which are challenging to develop for non-technical users. This paper presents several extensions to the block-based programming language used in App Inventor to make the creation of mobile apps for smart learning experiences less challenging. Such apps are used to process and graphically represent data streams from sensors by applying map-reduce operations. A workshop with students without previous experience with Internet of Things (IoT) and mobile app programming was conducted to evaluate the propositions. As a result, students were able to create small IoT apps that ingest, process and visually represent data in a simpler form as using App Inventor's standard features. Besides, an experimental study was carried out in a mobile app development course with academics of diverse disciplines. Results showed it was faster and easier for novice programmers to develop the proposed app using new stream processing blocks.Spanish National Research Agency (AEI) - ERDF fund

Design of a Framework for Cognitive Support in Dementia Care for the Elderly

Dissertation presented as the partial requirement for obtaining a Master's degree in Information Management, specialization in Knowledge Management and Business IntelligenceThis section provides an overview of the magnitude of dementia care in communities and health care systems. It introduces the background and context for the utilization of technology and digital solutions to address mental health issues in the elderly, specifically focusing on dementia. The objective is to propose a design framework for the development of health technology that caters to caregivers of individuals living with dementia. A brief review of the latest studies related to the successful adoption of technology for dementia and cognitive impairment decline will serve as the foundation for the proposal of this thesis. The following paragraphs approach the background and context of the healthcare problems related to ageing and introduce dementia from a technological perspective. The research question is presented, along with the proposed objectives to address that question. Furthermore, the relevance of this study within the context of information management is summarized