175 research outputs found

    Evaluation of the dynamic construct competition miner for an eHealth system

    Get PDF
    Business processes of some domains are highly dynamic and increasingly complex due to their dependencies on a multitude of services provided by various providers. The quality of services directly impacts the business process’s efficiency. A first prerequisite for any optimization initiative requires a better understanding of the deployed business processes. However, the business processes are either not documented at all or are only poorly documented. Since the actual behaviour of the business processes and underlying services can change over time it is required to detect the dynamically changing behaviour in order to carry out correct analyses. This paper presents and evaluates the integration of the Dynamic Construct Competition Miner (DCCM) as process monitor in the TIMBUS architecture. The DCCM discovers business processes and recognizes changes directly from an event stream at run-time. The evaluation is carried out in the context of an industrial use-case from the eHealth domain. We will describe the key aspects of the use-case and the DCCM as well as present the relevant evaluation results

    A patient agent controlled customized blockchain based framework for internet of things

    Get PDF
    Although Blockchain implementations have emerged as revolutionary technologies for various industrial applications including cryptocurrencies, they have not been widely deployed to store data streaming from sensors to remote servers in architectures known as Internet of Things. New Blockchain for the Internet of Things models promise secure solutions for eHealth, smart cities, and other applications. These models pave the way for continuous monitoring of patient’s physiological signs with wearable sensors to augment traditional medical practice without recourse to storing data with a trusted authority. However, existing Blockchain algorithms cannot accommodate the huge volumes, security, and privacy requirements of health data. In this thesis, our first contribution is an End-to-End secure eHealth architecture that introduces an intelligent Patient Centric Agent. The Patient Centric Agent executing on dedicated hardware manages the storage and access of streams of sensors generated health data, into a customized Blockchain and other less secure repositories. As IoT devices cannot host Blockchain technology due to their limited memory, power, and computational resources, the Patient Centric Agent coordinates and communicates with a private customized Blockchain on behalf of the wearable devices. While the adoption of a Patient Centric Agent offers solutions for addressing continuous monitoring of patients’ health, dealing with storage, data privacy and network security issues, the architecture is vulnerable to Denial of Services(DoS) and single point of failure attacks. To address this issue, we advance a second contribution; a decentralised eHealth system in which the Patient Centric Agent is replicated at three levels: Sensing Layer, NEAR Processing Layer and FAR Processing Layer. The functionalities of the Patient Centric Agent are customized to manage the tasks of the three levels. Simulations confirm protection of the architecture against DoS attacks. Few patients require all their health data to be stored in Blockchain repositories but instead need to select an appropriate storage medium for each chunk of data by matching their personal needs and preferences with features of candidate storage mediums. Motivated by this context, we advance third contribution; a recommendation model for health data storage that can accommodate patient preferences and make storage decisions rapidly, in real-time, even with streamed data. The mapping between health data features and characteristics of each repository is learned using machine learning. The Blockchain’s capacity to make transactions and store records without central oversight enables its application for IoT networks outside health such as underwater IoT networks where the unattended nature of the nodes threatens their security and privacy. However, underwater IoT differs from ground IoT as acoustics signals are the communication media leading to high propagation delays, high error rates exacerbated by turbulent water currents. Our fourth contribution is a customized Blockchain leveraged framework with the model of Patient-Centric Agent renamed as Smart Agent for securely monitoring underwater IoT. Finally, the smart Agent has been investigated in developing an IoT smart home or cities monitoring framework. The key algorithms underpinning to each contribution have been implemented and analysed using simulators.Doctor of Philosoph

    Integrating Blockchain and Fog Computing Technologies for Efficient Privacy-preserving Systems

    Get PDF
    This PhD dissertation concludes a three-year long research journey on the integration of Fog Computing and Blockchain technologies. The main aim of such integration is to address the challenges of each of these technologies, by integrating it with the other. Blockchain technology (BC) is a distributed ledger technology in the form of a distributed transactional database, secured by cryptography, and governed by a consensus mechanism. It was initially proposed for decentralized cryptocurrency applications with practically proven high robustness. Fog Computing (FC) is a geographically distributed computing architecture, in which various heterogeneous devices at the edge of network are ubiquitously connected to collaboratively provide elastic computation services. FC provides enhanced services closer to end-users in terms of time, energy, and network load. The integration of FC with BC can result in more efficient services, in terms of latency and privacy, mostly required by Internet of Things systems

    Descriptive business process models at run-time

    Get PDF
    Today's competitive markets require organisations to react proactively to changes in their environment if financial and legal consequences are to be avoided. Since business processes are elementary parts of modern organisations they are also required to efficiently adapt to these changes in quick and flexible ways. This requirement demands a more dynamic handling of business processes, i.e. treating business processes as run-time artefacts rather than design-time artefacts. One general approach to address this problem is provided by the community of [email protected], which promotes methodologies concerned with self-adaptive systems where models reflect the system's current state at any point in time and allow immediate reasoning and adaptation mechanisms. However, in contrast to common self-adaptive systems the domain of business processes features two additional challenges: (i) a bigger than usual abstraction gap between the business process models and the actual run-time information of the enterprise system and (ii) the possibility of run-time deviations from the planned models. Developing an understanding of such processes is a crucial necessity in order to optimise business processes and dynamically adapt to changing demands. This thesis explores the potential of adopting and enhancing principles and mechanisms from the [email protected] domain to the business process domain for the purpose of run-time reasoning, i.e. investigating the potential role of Descriptive Business Process Models at Run-time (DBPMRTs) in the business process management domain. The DBPMRT is a model describing the enterprise system at run-time and thus enabling higher-level reasoning on the as-is state. Along with the specification of the DBPMRT, algorithms and an overall framework are proposed to establish and maintain a causal link from the enterprise system to the DBPMRT at run-time. Furthermore, it is shown that proactive higher-level reasoning on a DBPMRT in the form of performance prediction allows for more accurate results. By taking these steps the thesis addresses general challenges of business process management, e.g. dealing with frequently changing processes and shortening the business process life cycle. At the same time this thesis contributes to research in [email protected] by providing a complex real-world use case as well as a reference approach for dealing with volatile [email protected] of a higher abstraction level

    Automated Process Discovery: A Literature Review and a Comparative Evaluation with Domain Experts

    Get PDF
    Äriprotsesside kaeve meetodi võimaldavad analüütikul kasutada logisid saamaks teadmisi protsessi tegeliku toimise kohta. Neist meetodist üks enim uuritud on automaatne äriprotsesside avastamine. Sündmuste logi võetakse kui sisend automaatse äriprotsesside avastamise meetodi poolt ning väljundina toodetakse äriprotsessi mudel, mis kujutab logis talletatud sündmuste kontrollvoogu. Viimase kahe kümnendi jooksul on väljapakutud mitmeidki automaatseid äriprotsessi avastamise meetodeid balansseerides erinevalt toodetavate mudelite skaleeruvuse, täpsuse ning keerukuse vahel. Siiani on automaatsed äriprotsesside avastamise meetodid testitud ad-hoc kombel, kus erinevad autorid kasutavad erinevaid andmestike, seadistusi, hindamismeetrikuid ning alustõdesid, mis viib tihti võrdlematute tulemusteni ning mõnikord ka mittetaastoodetavate tulemusteni suletud andmestike kasutamise tõttu. Eelpool toodu mõistes sooritatakse antud magistritöö raames süstemaatiline kirjanduse ülevaade automaatsete äriprotsesside avastamise meetoditest ja ka süstemaatiline hindav võrdlus üle nelja kvaliteedimeetriku olemasolevate automaatsete äriprotsesside avastamise meetodite kohta koostöös domeeniekspertidega ning kasutades reaalset logi rahvusvahelisest tarkvara firmast. Kirjanduse ülevaate ning hindamise tulemused tõstavad esile puudujääke ning seni uurimata kompromisse mudelite loomiseks nelja kvaliteedimeetriku kontekstis. Antud magistritöö tulemused võimaldavad teaduritel parandada puudujäägid meetodites. Samuti vastatakse küsimusele automaatsete äriprotsesside avastamise meetodite kasutamise kohta väljaspool akadeemilist maailma.Process mining methods allow analysts to use logs of historical executions of business processes in order to gain knowledge about the actual performance of these processes.One of the most widely studied process mining operations is automated process discovery.An event log is taken as input by an automated process discovery method and produces a business process model as output that captures the control-flow relations between tasks that are described by the event log.Several automated process discovery methods have been proposed in the past two decades, striking different tradeoffs between scalability, accuracy and complexity of the resulting models.So far, automated process discovery methods have been evaluated in an ad hoc manner, with different authors employing different datasets, experimental setups, evaluation measures and baselines, often leading to incomparable conclusions and sometimes unreproducible results due to the use of non-publicly available datasets.In this setting, this thesis provides a systematic review of automated process discovery methods and a systematic comparative evaluation of existing implementations of these methods with domain experts by using a real-life event log extracted from a international software engineering company and four quality metrics.The review and evaluation results highlight gaps and unexplored tradeoffs in the field in the context of four business process model quality metrics.The results of this master thesis allows researchers to improve the lacks in the automated process discovery methods and also answers question about the usability of process discovery techniques in industry

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

    Get PDF
    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

    Continuous patient monitoring with a patient centric agent : A block architecture

    Get PDF
    The Internet of Things (IoT) has facilitated services without human intervention for a wide range of applications, including continuous remote patient monitoring (RPM). However, the complexity of RPM architectures, the size of data sets generated and limited power capacity of devices make RPM challenging. In this paper, we propose a tier-based End to End architecture for continuous patient monitoring that has a patient centric agent (PCA) as its center piece. The PCA manages a blockchain component to preserve privacy when data streaming from body area sensors needs to be stored securely. The PCA based architecture includes a lightweight communication protocol to enforce security of data through different segments of a continuous, real time patient monitoring architecture. The architecture includes the insertion of data into a personal blockchain to facilitate data sharing amongst healthcare professionals and integration into electronic health records while ensuring privacy is maintained. The blockchain is customized for RPM with modifications that include having the PCA select a Miner to reduce computational effort, enabling the PCA to manage multiple blockchains for the same patient, and the modification of each block with a prefix tree to minimize energy consumption and incorporate secure transaction payments. Simulation results demonstrate that security and privacy can be enhanced in RPM with the PCA based End to End architecture

    Semantic discovery and reuse of business process patterns

    Get PDF
    Patterns currently play an important role in modern information systems (IS) development and their use has mainly been restricted to the design and implementation phases of the development lifecycle. Given the increasing significance of business modelling in IS development, patterns have the potential of providing a viable solution for promoting reusability of recurrent generalized models in the very early stages of development. As a statement of research-in-progress this paper focuses on business process patterns and proposes an initial methodological framework for the discovery and reuse of business process patterns within the IS development lifecycle. The framework borrows ideas from the domain engineering literature and proposes the use of semantics to drive both the discovery of patterns as well as their reuse

    A P2P Optimistic Fair Exchange (OFE) Scheme For Personal Health Records Using Blockchain Technology

    Get PDF
    In today’s digital world, it is common to exchange sensitive data between different parties. There are many examples of sensitive data or documents that require a digital exchange, such as banking information, insurance data, health records. In many cases, the exchange exists between unknown and untrusted parties. Therefore, it is essential to execute the data exchange over a fair non-repudiation protocol. In digital communication, non-repudiation is undeniable evidence of one’s responsibility regarding the validity of any data he shares/receives. Usually, this is achieved by the use of a cryptographic digital signature. In this case, the parties cannot deny the authenticity of their digital signature. The protocol satisfies the fairness property if and only if it does not give the sender any advantages over the receiver or vice versa, at any step during the exchange process. Combining fair exchange and non-repudiation for digital exchange is critical in many applications and can be acquired with or without the involvement of any trusted third party (TTP). However, without the involvement of TTP, fairness becomes probabilistic, and the involvement of TTP can cause significant dependency on the third party. Therefore, a peer-to-peer (P2P) (aka offline) fair non-repudiation protocol that does not require a trusted third-party is desirable in many applications. Blockchain is designed in such a way that the network can handle the trustless environment and deliver the correct result. Thus, if the exchanges are done leveraging Blockchain, it will ensure true fairness, and at the same time, none of the participants have to deal with the trust issue. In this thesis we propose a P2P fair non-repudiation data exchange scheme by leveraging Blockchain and distributed ledger technology. The scheme combines on-chain and off-chain communication patterns to enable the exchange of personal health records between patients and healthcare providers. We provide an informal reasoning of the proposed scheme. Moreover, we propose a design and implementation agnostic to existing Blockchain platforms to enable unbiased evaluation of the proposed scheme. Finally, we make a comparative analysis of the result derived from our approach with the existing one

    Tailoring coaching conversations with virtual health coaches

    Get PDF
    corecore