Privacy-Friendly Mobility Analytics using Aggregate Location Data

Location data can be extremely useful to study commuting patterns and disruptions, as well as to predict real-time traffic volumes. At the same time, however, the fine-grained collection of user locations raises serious privacy concerns, as this can reveal sensitive information about the users, such as, life style, political and religious inclinations, or even identities. In this paper, we study the feasibility of crowd-sourced mobility analytics over aggregate location information: users periodically report their location, using a privacy-preserving aggregation protocol, so that the server can only recover aggregates -- i.e., how many, but not which, users are in a region at a given time. We experiment with real-world mobility datasets obtained from the Transport For London authority and the San Francisco Cabs network, and present a novel methodology based on time series modeling that is geared to forecast traffic volumes in regions of interest and to detect mobility anomalies in them. In the presence of anomalies, we also make enhanced traffic volume predictions by feeding our model with additional information from correlated regions. Finally, we present and evaluate a mobile app prototype, called Mobility Data Donors (MDD), in terms of computation, communication, and energy overhead, demonstrating the real-world deployability of our techniques.Comment: Published at ACM SIGSPATIAL 201

Exploratory study to explore the role of ICT in the process of knowledge management in an Indian business environment

In the 21st century and the emergence of a digital economy, knowledge and the knowledge base economy are rapidly growing. To effectively be able to understand the processes involved in the creating, managing and sharing of knowledge management in the business environment is critical to the success of an organization. This study builds on the previous research of the authors on the enablers of knowledge management by identifying the relationship between the enablers of knowledge management and the role played by information communication technologies (ICT) and ICT infrastructure in a business setting. This paper provides the findings of a survey collected from the four major Indian cities (Chennai, Coimbatore, Madurai and Villupuram) regarding their views and opinions about the enablers of knowledge management in business setting. A total of 80 organizations participated in the study with 100 participants in each city. The results show that ICT and ICT infrastructure can play a critical role in the creating, managing and sharing of knowledge in an Indian business environment

Privacy-preserving Anomaly Detection in Cloud Manufacturing via Federated Transformer

With the rapid development of cloud manufacturing, industrial production with edge computing as the core architecture has been greatly developed. However, edge devices often suffer from abnormalities and failures in industrial production. Therefore, detecting these abnormal situations timely and accurately is crucial for cloud manufacturing. As such, a straightforward solution is that the edge device uploads the data to the cloud for anomaly detection. However, Industry 4.0 puts forward higher requirements for data privacy and security so that it is unrealistic to upload data from edge devices directly to the cloud. Considering the above-mentioned severe challenges, this paper customizes a weakly-supervised edge computing anomaly detection framework, i.e., Federated Learning-based Transformer framework (\textit{FedAnomaly}), to deal with the anomaly detection problem in cloud manufacturing. Specifically, we introduce federated learning (FL) framework that allows edge devices to train an anomaly detection model in collaboration with the cloud without compromising privacy. To boost the privacy performance of the framework, we add differential privacy noise to the uploaded features. To further improve the ability of edge devices to extract abnormal features, we use the Transformer to extract the feature representation of abnormal data. In this context, we design a novel collaborative learning protocol to promote efficient collaboration between FL and Transformer. Furthermore, extensive case studies on four benchmark data sets verify the effectiveness of the proposed framework. To the best of our knowledge, this is the first time integrating FL and Transformer to deal with anomaly detection problems in cloud manufacturing

Recent Advances in Wearable Sensing Technologies

Wearable sensing technologies are having a worldwide impact on the creation of novel business opportunities and application services that are benefiting the common citizen. By using these technologies, people have transformed the way they live, interact with each other and their surroundings, their daily routines, and how they monitor their health conditions. We review recent advances in the area of wearable sensing technologies, focusing on aspects such as sensor technologies, communication infrastructures, service infrastructures, security, and privacy. We also review the use of consumer wearables during the coronavirus disease 19 (COVID-19) pandemic caused by the severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), and we discuss open challenges that must be addressed to further improve the efficacy of wearable sensing systems in the future

The enablers and implementation model for mobile KMS in Australian healthcare

In this research project, the enablers in implementing mobile KMS in Australian regional healthcare will be investigated, and a validated framework and guidelines to assist healthcare in implementing mobile KMS will also be proposed with both qualitative and quantitative approaches. The outcomes for this study are expected to improve the understanding the enabling factors in implementing mobile KMS in Australian healthcare, as well as provide better guidelines for this process

Distributed, Low-Cost, Non-Expert Fine Dust Sensing with Smartphones

Diese Dissertation behandelt die Frage, wie mit kostengünstiger Sensorik Feinstäube in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung gemessen werden können. Dazu wird ein neues Sensorsystem auf Basis kostengünstiger off-the-shelf-Sensoren und Smartphones vorgestellt, entsprechende robuste Algorithmen zur Signalverarbeitung entwickelt und Erkenntnisse zur Interaktions-Gestaltung für die Messung durch Laien präsentiert. Atmosphärische Aerosolpartikel stellen im globalen Maßstab ein gravierendes Problem für die menschliche Gesundheit dar, welches sich in Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen äußert und eine Verkürzung der Lebenserwartung verursacht. Bisher wird Luftqualität ausschließlich anhand von Daten relativ weniger fester Messstellen beurteilt und mittels Modellen auf eine hohe räumliche Auflösung gebracht, so dass deren Repräsentativität für die flächendeckende Exposition der Bevölkerung ungeklärt bleibt. Es ist unmöglich, derartige räumliche Abbildungen mit den derzeitigen statischen Messnetzen zu bestimmen. Bei der gesundheitsbezogenen Bewertung von Schadstoffen geht der Trend daher stark zu räumlich differenzierenden Messungen. Ein vielversprechender Ansatz um eine hohe räumliche und zeitliche Abdeckung zu erreichen ist dabei Participatory Sensing, also die verteilte Messung durch Endanwender unter Zuhilfenahme ihrer persönlichen Endgeräte. Insbesondere für Luftqualitätsmessungen ergeben sich dabei eine Reihe von Herausforderungen - von neuer Sensorik, die kostengünstig und tragbar ist, über robuste Algorithmen zur Signalauswertung und Kalibrierung bis hin zu Anwendungen, die Laien bei der korrekten Ausführung von Messungen unterstützen und ihre Privatsphäre schützen. Diese Arbeit konzentriert sich auf das Anwendungsszenario Partizipatorischer Umweltmessungen, bei denen Smartphone-basierte Sensorik zum Messen der Umwelt eingesetzt wird und üblicherweise Laien die Messungen in relativ unkontrollierter Art und Weise ausführen. Die Hauptbeiträge hierzu sind: 1. Systeme zum Erfassen von Feinstaub mit Smartphones (Low-cost Sensorik und neue Hardware): Ausgehend von früher Forschung zur Feinstaubmessung mit kostengünstiger off-the-shelf-Sensorik wurde ein Sensorkonzept entwickelt, bei dem die Feinstaub-Messung mit Hilfe eines passiven Aufsatzes auf einer Smartphone-Kamera durchgeführt wird. Zur Beurteilung der Sensorperformance wurden teilweise Labor-Messungen mit künstlich erzeugtem Staub und teilweise Feldevaluationen in Ko-Lokation mit offiziellen Messstationen des Landes durchgeführt. 2. Algorithmen zur Signalverarbeitung und Auswertung: Im Zuge neuer Sensordesigns werden Kombinationen bekannter OpenCV-Bildverarbeitungsalgorithmen (Background-Subtraction, Contour Detection etc.) zur Bildanalyse eingesetzt. Der resultierende Algorithmus erlaubt im Gegensatz zur Auswertung von Lichtstreuungs-Summensignalen die direkte Zählung von Partikeln anhand individueller Lichtspuren. Ein zweiter neuartiger Algorithmus nutzt aus, dass es bei solchen Prozessen ein signalabhängiges Rauschen gibt, dessen Verhältnis zum Mittelwert des Signals bekannt ist. Dadurch wird es möglich, Signale die von systematischen unbekannten Fehlern betroffen sind auf Basis ihres Rauschens zu analysieren und das "echte" Signal zu rekonstruieren. 3. Algorithmen zur verteilten Kalibrierung bei gleichzeitigem Schutz der Privatsphäre: Eine Herausforderung partizipatorischer Umweltmessungen ist die wiederkehrende Notwendigkeit der Sensorkalibrierung. Dies beruht zum einen auf der Instabilität insbesondere kostengünstiger Luftqualitätssensorik und zum anderen auf der Problematik, dass Endbenutzern die Mittel für eine Kalibrierung üblicherweise fehlen. Bestehende Ansätze zur sogenannten Cross-Kalibrierung von Sensoren, die sich in Ko-Lokation mit einer Referenzstation oder anderen Sensoren befinden, wurden auf Daten günstiger Feinstaubsensorik angewendet sowie um Mechanismen erweitert, die eine Kalibrierung von Sensoren untereinander ohne Preisgabe privater Informationen (Identität, Ort) ermöglicht. 4. Mensch-Maschine-Interaktions-Gestaltungsrichtlinien für Participatory Sensing: Auf Basis mehrerer kleiner explorativer Nutzerstudien wurde empirisch eine Taxonomie der Fehler erstellt, die Laien beim Messen von Umweltinformationen mit Smartphones machen. Davon ausgehend wurden mögliche Gegenmaßnahmen gesammelt und klassifiziert. In einer großen summativen Studie mit einer hohen Teilnehmerzahl wurde der Effekt verschiedener dieser Maßnahmen durch den Vergleich vier unterschiedlicher Varianten einer App zur partizipatorischen Messung von Umgebungslautstärke evaluiert. Die dabei gefundenen Erkenntnisse bilden die Basis für Richtlinien zur Gestaltung effizienter Nutzerschnittstellen für Participatory Sensing auf Mobilgeräten. 5. Design Patterns für Participatory Sensing Games auf Mobilgeräten (Gamification): Ein weiterer erforschter Ansatz beschäftigt sich mit der Gamifizierung des Messprozesses um Nutzerfehler durch den Einsatz geeigneter Spielmechanismen zu minimieren. Dabei wird der Messprozess z.B. in ein Smartphone-Spiel (sog. Minigame) eingebettet, das im Hintergrund bei geeignetem Kontext die Messung durchführt. Zur Entwicklung dieses "Sensified Gaming" getauften Konzepts wurden Kernaufgaben im Participatory Sensing identifiziert und mit aus der Literatur zu sammelnden Spielmechanismen (Game Design Patterns) gegenübergestellt

SMAP: A Novel Heterogeneous Information Framework for Scenario-based Optimal Model Assignment

The increasing maturity of big data applications has led to a proliferation of models targeting the same objectives within the same scenarios and datasets. However, selecting the most suitable model that considers model's features while taking specific requirements and constraints into account still poses a significant challenge. Existing methods have focused on worker-task assignments based on crowdsourcing, they neglect the scenario-dataset-model assignment problem. To address this challenge, a new problem named the Scenario-based Optimal Model Assignment (SOMA) problem is introduced and a novel framework entitled Scenario and Model Associative percepts (SMAP) is developed. SMAP is a heterogeneous information framework that can integrate various types of information to intelligently select a suitable dataset and allocate the optimal model for a specific scenario. To comprehensively evaluate models, a new score function that utilizes multi-head attention mechanisms is proposed. Moreover, a novel memory mechanism named the mnemonic center is developed to store the matched heterogeneous information and prevent duplicate matching. Six popular traffic scenarios are selected as study cases and extensive experiments are conducted on a dataset to verify the effectiveness and efficiency of SMAP and the score function