Ethical Challenges in Data-Driven Dialogue Systems

The use of dialogue systems as a medium for human-machine interaction is an increasingly prevalent paradigm. A growing number of dialogue systems use conversation strategies that are learned from large datasets. There are well documented instances where interactions with these system have resulted in biased or even offensive conversations due to the data-driven training process. Here, we highlight potential ethical issues that arise in dialogue systems research, including: implicit biases in data-driven systems, the rise of adversarial examples, potential sources of privacy violations, safety concerns, special considerations for reinforcement learning systems, and reproducibility concerns. We also suggest areas stemming from these issues that deserve further investigation. Through this initial survey, we hope to spur research leading to robust, safe, and ethically sound dialogue systems.Comment: In Submission to the AAAI/ACM conference on Artificial Intelligence, Ethics, and Societ

Genuine lab experiences for students in resource constrained environments: The RealLab with integrated intelligent assessment.

Laboratory activities are indispensable for developing engineering skills. Computer Aided Learning (CAL) tools can be used to enhance laboratory learning in various ways, the latest approach being the virtual laboratory technique that emulates traditional laboratory processes. This new approach makes it possible to give students complete and genuine laboratory experiences in situations constrained by limited resources in the provision of laboratory facilities and infrastructure and/or where there is need for laboratory education, for large classes, with only one laboratory stand. This may especially be the case in countries in transition. Most existing virtual laboratories are not available for purchase. Where they are, they may not be cost friendly for resource constrained environments. Also, most do not integrate any form of assessment structure. In this paper, we present a very cost friendly virtual laboratory solution for genuine laboratory experiences in resource constrained environments, with integrated intelligent assessment

EEG-based cognitive control behaviour assessment: an ecological study with professional air traffic controllers

Several models defining different types of cognitive human behaviour are available. For this work, we have selected the Skill, Rule and Knowledge (SRK) model proposed by Rasmussen in 1983. This model is currently broadly used in safety critical domains, such as the aviation. Nowadays, there are no tools able to assess at which level of cognitive control the operator is dealing with the considered task, that is if he/she is performing the task as an automated routine (skill level), as procedures-based activity (rule level), or as a problem-solving process (knowledge level). Several studies tried to model the SRK behaviours from a Human Factor perspective. Despite such studies, there are no evidences in which such behaviours have been evaluated from a neurophysiological point of view, for example, by considering brain activity variations across the different SRK levels. Therefore, the proposed study aimed to investigate the use of neurophysiological signals to assess the cognitive control behaviours accordingly to the SRK taxonomy. The results of the study, performed on 37 professional Air Traffic Controllers, demonstrated that specific brain features could characterize and discriminate the different SRK levels, therefore enabling an objective assessment of the degree of cognitive control behaviours in realistic setting

Driving style recognition for intelligent vehicle control and advanced driver assistance: a survey

Driver driving style plays an important role in vehicle energy management as well as driving safety. Furthermore, it is key for advance driver assistance systems development, toward increasing levels of vehicle automation. This fact has motivated numerous research and development efforts on driving style identification and classification. This paper provides a survey on driving style characterization and recognition revising a variety of algorithms, with particular emphasis on machine learning approaches based on current and future trends. Applications of driving style recognition to intelligent vehicle controls are also briefly discussed, including experts' predictions of the future development

Proposal of an adaptive infotainment system depending on driving scenario complexity

Tesi en modalitat Doctorat industrialPla de Doctorat industrial de la Generalitat de CatalunyaThe PhD research project is framed within the plan of industrial doctorates of the “Generalitat de Catalunya”. During the investigation, most of the work was carried out at the facilities of the vehicle manufacturer SEAT, specifically at the information and entertainment (infotainment) department. In the same way, there was a continuous cooperation with the telematics department of the UPC. The main objective of the project consisted in the design and validation of an adaptive infotainment system dependent on the driving complexity. The system was created with the purpose of increasing driver’ experience while guaranteeing a proper level of road safety. Given the increasing number of application and services available in current infotainment systems, it becomes necessary to devise a system capable of balancing these two counterparts. The most relevant parameters that can be used for balancing these metrics while driving are: type of services offered, interfaces available for interacting with the services, the complexity of driving and the profile of the driver. The present study can be divided into two main development phases, each phase had as outcome a real physical block that came to be part of the final system. The final system was integrated in a vehicle and validated in real driving conditions. The first phase consisted in the creation of a model capable of estimating the driving complexity based on a set of variables related to driving. The model was built by employing machine learning methods and the dataset necessary to create it was collected from several driving routes carried out by different participants. This phase allowed to create a model capable of estimating, with a satisfactory accuracy, the complexity of the road using easily extractable variables in any modern vehicle. This approach simplify the implementation of this algorithm in current vehicles. The second phase consisted in the classification of a set of principles that allow the design of the adaptive infotainment system based on the complexity of the road. These principles are defined based on previous researches undertaken in the field of usability and user experience of graphical interfaces. According to these of principles, a real adaptive infotainment system with the most commonly used functionalities; navigation, radio and media was designed and integrated in a real vehicle. The developed system was able to adapt the presentation of the content according to the estimation of the driving complexity given by the block developed in phase one. The adaptive system was validated in real driving scenarios by several participants and results showed a high level of acceptance and satisfaction towards this adaptive infotainment. As a starting point for future research, a proof of concept was carried out to integrate new interfaces into a vehicle. The interface used as reference was a Head Mounted screen that offered redundant information in relation to the instrument cluster. Tests with participants served to understand how users perceive the introduction of new technologies and how objective benefits could be blurred by initial biases.El proyecto de investigación de doctorado se enmarca dentro del plan de doctorados industriales de la Generalitat de Catalunya. Durante la investigación, la mayor parte del trabajo se llevó a cabo en las instalaciones del fabricante de vehículos SEAT, específicamente en el departamento de información y entretenimiento (infotainment). Del mismo modo, hubo una cooperación continua con el departamento de telemática de la UPC. El objetivo principal del proyecto consistió en el diseño y la validación de un sistema de información y entretenimiento adaptativo que se ajustaba de acuerdo a la complejidad de la conducción. El sistema fue creado con el propósito de aumentar la experiencia del conductor y garantizar un nivel adecuado en la seguridad vial. El proyecto surge dado el número creciente de aplicaciones y servicios disponibles en los sistemas actuales de información y entretenimiento; es por ello que se hace necesario contar con un sistema capaz de equilibrar estas dos contrapartes. Los parámetros más relevantes que se pueden usar para equilibrar estas métricas durante la conducción son: el tipo de servicios ofrecidos, las interfaces disponibles para interactuar con los servicios, la complejidad de la conducción y el perfil del conductor. El presente estudio se puede dividir en dos fases principales de desarrollo, cada fase tuvo como resultado un componente que se convirtió en parte del sistema final. El sistema final fue integrado en un vehículo y validado en condiciones reales de conducción. La primera fase consistió en la creación de un modelo capaz de estimar la complejidad de la conducción en base a un conjunto de variables relacionadas con la conducción. El modelo se construyó empleando "Machine Learning Methods" y el conjunto de datos necesario para crearlo se recopiló a partir de varias rutas de conducción realizadas por diferentes participantes. Esta fase permitió crear un modelo capaz de estimar, con una precisión satisfactoria, la complejidad de la carretera utilizando variables fácilmente extraíbles en cualquier vehículo moderno. Este enfoque simplifica la implementación de este algoritmo en los vehículos actuales. La segunda fase consistió en la clasificación de un conjunto de principios que permiten el diseño del sistema de información y entretenimiento adaptativo basado en la complejidad de la carretera. Estos principios se definen en base a investigaciones anteriores realizadas en el campo de usabilidad y experiencia del usuario con interfaces gráficas. De acuerdo con estos principios, un sistema de entretenimiento y entretenimiento real integrando las funcionalidades más utilizadas; navegación, radio y audio fue diseñado e integrado en un vehículo real. El sistema desarrollado pudo adaptar la presentación del contenido según la estimación de la complejidad de conducción dada por el bloque desarrollado en la primera fase. El sistema adaptativo fue validado en escenarios de conducción reales por varios participantes y los resultados mostraron un alto nivel de aceptación y satisfacción hacia este entretenimiento informativo adaptativo. Como punto de partida para futuras investigaciones, se llevó a cabo una prueba de concepto para integrar nuevas interfaces en un vehículo. La interfaz utilizada como referencia era una pantalla a la altura de los ojos (Head Mounted Display) que ofrecía información redundante en relación con el grupo de instrumentos. Las pruebas con los participantes sirvieron para comprender cómo perciben los usuarios la introducción de nuevas tecnologías y cómo los sesgos iniciales podrían difuminar los beneficios.Postprint (published version

Proposal of an adaptive infotainment system depending on driving scenario complexity

The PhD research project is framed within the plan of industrial doctorates of the “Generalitat de Catalunya”. During the investigation, most of the work was carried out at the facilities of the vehicle manufacturer SEAT, specifically at the information and entertainment (infotainment) department. In the same way, there was a continuous cooperation with the telematics department of the UPC. The main objective of the project consisted in the design and validation of an adaptive infotainment system dependent on the driving complexity. The system was created with the purpose of increasing driver’ experience while guaranteeing a proper level of road safety. Given the increasing number of application and services available in current infotainment systems, it becomes necessary to devise a system capable of balancing these two counterparts. The most relevant parameters that can be used for balancing these metrics while driving are: type of services offered, interfaces available for interacting with the services, the complexity of driving and the profile of the driver. The present study can be divided into two main development phases, each phase had as outcome a real physical block that came to be part of the final system. The final system was integrated in a vehicle and validated in real driving conditions. The first phase consisted in the creation of a model capable of estimating the driving complexity based on a set of variables related to driving. The model was built by employing machine learning methods and the dataset necessary to create it was collected from several driving routes carried out by different participants. This phase allowed to create a model capable of estimating, with a satisfactory accuracy, the complexity of the road using easily extractable variables in any modern vehicle. This approach simplify the implementation of this algorithm in current vehicles. The second phase consisted in the classification of a set of principles that allow the design of the adaptive infotainment system based on the complexity of the road. These principles are defined based on previous researches undertaken in the field of usability and user experience of graphical interfaces. According to these of principles, a real adaptive infotainment system with the most commonly used functionalities; navigation, radio and media was designed and integrated in a real vehicle. The developed system was able to adapt the presentation of the content according to the estimation of the driving complexity given by the block developed in phase one. The adaptive system was validated in real driving scenarios by several participants and results showed a high level of acceptance and satisfaction towards this adaptive infotainment. As a starting point for future research, a proof of concept was carried out to integrate new interfaces into a vehicle. The interface used as reference was a Head Mounted screen that offered redundant information in relation to the instrument cluster. Tests with participants served to understand how users perceive the introduction of new technologies and how objective benefits could be blurred by initial biases.El proyecto de investigación de doctorado se enmarca dentro del plan de doctorados industriales de la Generalitat de Catalunya. Durante la investigación, la mayor parte del trabajo se llevó a cabo en las instalaciones del fabricante de vehículos SEAT, específicamente en el departamento de información y entretenimiento (infotainment). Del mismo modo, hubo una cooperación continua con el departamento de telemática de la UPC. El objetivo principal del proyecto consistió en el diseño y la validación de un sistema de información y entretenimiento adaptativo que se ajustaba de acuerdo a la complejidad de la conducción. El sistema fue creado con el propósito de aumentar la experiencia del conductor y garantizar un nivel adecuado en la seguridad vial. El proyecto surge dado el número creciente de aplicaciones y servicios disponibles en los sistemas actuales de información y entretenimiento; es por ello que se hace necesario contar con un sistema capaz de equilibrar estas dos contrapartes. Los parámetros más relevantes que se pueden usar para equilibrar estas métricas durante la conducción son: el tipo de servicios ofrecidos, las interfaces disponibles para interactuar con los servicios, la complejidad de la conducción y el perfil del conductor. El presente estudio se puede dividir en dos fases principales de desarrollo, cada fase tuvo como resultado un componente que se convirtió en parte del sistema final. El sistema final fue integrado en un vehículo y validado en condiciones reales de conducción. La primera fase consistió en la creación de un modelo capaz de estimar la complejidad de la conducción en base a un conjunto de variables relacionadas con la conducción. El modelo se construyó empleando "Machine Learning Methods" y el conjunto de datos necesario para crearlo se recopiló a partir de varias rutas de conducción realizadas por diferentes participantes. Esta fase permitió crear un modelo capaz de estimar, con una precisión satisfactoria, la complejidad de la carretera utilizando variables fácilmente extraíbles en cualquier vehículo moderno. Este enfoque simplifica la implementación de este algoritmo en los vehículos actuales. La segunda fase consistió en la clasificación de un conjunto de principios que permiten el diseño del sistema de información y entretenimiento adaptativo basado en la complejidad de la carretera. Estos principios se definen en base a investigaciones anteriores realizadas en el campo de usabilidad y experiencia del usuario con interfaces gráficas. De acuerdo con estos principios, un sistema de entretenimiento y entretenimiento real integrando las funcionalidades más utilizadas; navegación, radio y audio fue diseñado e integrado en un vehículo real. El sistema desarrollado pudo adaptar la presentación del contenido según la estimación de la complejidad de conducción dada por el bloque desarrollado en la primera fase. El sistema adaptativo fue validado en escenarios de conducción reales por varios participantes y los resultados mostraron un alto nivel de aceptación y satisfacción hacia este entretenimiento informativo adaptativo. Como punto de partida para futuras investigaciones, se llevó a cabo una prueba de concepto para integrar nuevas interfaces en un vehículo. La interfaz utilizada como referencia era una pantalla a la altura de los ojos (Head Mounted Display) que ofrecía información redundante en relación con el grupo de instrumentos. Las pruebas con los participantes sirvieron para comprender cómo perciben los usuarios la introducción de nuevas tecnologías y cómo los sesgos iniciales podrían difuminar los beneficios

Smart kitchen for Ambient Assisted Living

El envejecimiento de la población es una realidad en todos los países desarrollados. Las predicciones de crecimiento de esta población son alarmantes, planteando un reto para los servicios sociales y sanitarios. Las personas ancianas padecen diversas discapacidades que se van acentuando con la edad, siendo más propensas a sufrir accidentes domésticos, presentando problemas para realizar tareas cotidianas, etc. Esta situación conlleva a una pérdida paulatina de capacidades que en muchas ocasiones acaba con la vida autónoma de la persona. En este contexto, las Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC) aplicadas al entorno doméstico pueden jugar un papel importante, permitiendo que las personas ancianas vivan más tiempo, de forma independiente en su propio hogar, presentando, por tanto, una alternativa a la hospitalización o institucionalización de las mismas. Este trabajo da un paso más en este sentido, presentando el diseño y desarrollo de un Ambiente Inteligente en la cocina, que ayuda a las personas ancianas y/o con discapacidad a desempeñar sus actividades de la vida diaria de una forma más fácil y sencilla. Esta tesis realiza sus principales aportaciones en dos campos: El metodológico y el tecnológico. Por un lado se presenta una metodología sistemática para extraer necesidades de colectivos específicos a fin de mejorar la información disponible por el equipo de diseño del producto, servicio o sistema. Esta metodología se basa en el estudio de la interacción Hombre-Máquina en base a los paradigmas y modelos existentes y el modelado y descripción de las capacidades del usuario en la misma utilizado el lenguaje estandarizado propuesto en la Clasificación Internacional del Funcionamiento, de la Discapacidad y de la Salud (CIF). Adicionalmente, se plantea el problema de la evaluación tecnológica, diseñando la metodología de evaluación de la tecnología con la finalidad de conocer su accesibilidad, funcionalidad y usabilidad del sistema desarrollado y aplicándola a 61 usuarios y 31 profesionales de la gerontología. Desde un punto de vista técnico, se afronta el diseño de un ambiente asistido inteligente (Ambient Assisted Living, AAL) en la cocina, planteando y definiendo la arquitectura del sistema. Esta arquitectura, basada en OSGi (Open Services Gateway initiative), oferta un sistema modular, con altas capacidades de interoperabilidad y escalabilidad. Además, se diseña e implementa una red de sensores distribuida en el entorno con el fin de obtener la mayor información posible del contexto, presentando distintos algoritmos para obtener información de alto nivel: detección de caídas o localización. Todos los dispositivos presentes en el entorno han sido modelados utilizando la taxonomía propuesta en OSGi4AmI, extendiendo la misma a los electrodomésticos más habituales de la cocina. Finalmente, se presenta el diseño e implementación de la inteligencia del sistema, que en función de la información procedente del contexto y de las capacidades del usuario da soporte a las principales actividades de la vida diaria (AVD) en la cocina