Internet of robotic things : converging sensing/actuating, hypoconnectivity, artificial intelligence and IoT Platforms

The Internet of Things (IoT) concept is evolving rapidly and influencing newdevelopments in various application domains, such as the Internet of MobileThings (IoMT), Autonomous Internet of Things (A-IoT), Autonomous Systemof Things (ASoT), Internet of Autonomous Things (IoAT), Internetof Things Clouds (IoT-C) and the Internet of Robotic Things (IoRT) etc.that are progressing/advancing by using IoT technology. The IoT influencerepresents new development and deployment challenges in different areassuch as seamless platform integration, context based cognitive network integration,new mobile sensor/actuator network paradigms, things identification(addressing, naming in IoT) and dynamic things discoverability and manyothers. The IoRT represents new convergence challenges and their need to be addressed, in one side the programmability and the communication ofmultiple heterogeneous mobile/autonomous/robotic things for cooperating,their coordination, configuration, exchange of information, security, safetyand protection. Developments in IoT heterogeneous parallel processing/communication and dynamic systems based on parallelism and concurrencyrequire new ideas for integrating the intelligent “devices”, collaborativerobots (COBOTS), into IoT applications. Dynamic maintainability, selfhealing,self-repair of resources, changing resource state, (re-) configurationand context based IoT systems for service implementation and integrationwith IoT network service composition are of paramount importance whennew “cognitive devices” are becoming active participants in IoT applications.This chapter aims to be an overview of the IoRT concept, technologies,architectures and applications and to provide a comprehensive coverage offuture challenges, developments and applications

Modélisation d'une interaction système-résident contextuelle, personnalisée et adaptative pour l'assistance cognitive à la réalisation des activités de la vie quotidienne dans les maisons connectées

Alors que le nombre de personnes vivant avec des déficits cognitifs qui découlent d’un traumatisme craniocérébral (TCC) va en croissant, les technologies d’assistance sont de plus en plus développées pour résoudre les problèmes qu’ils induisent dans la réalisation des activités de la vie quotidienne. L’Internet des objets et l’intelligence ambiante offrent un cadre pour fournir des services d’assistance sensibles au contexte, adaptatifs, autonomes et personnalisés pour ces personnes ayant des besoins particuliers. Une revue de la littérature sur le sujet permet de constater que les systèmes existants offrent très souvent une assistance excessive, quand l’aide contient plus d’information que nécessaire ou quand elle est fournie automatiquement à chaque étape de l’activité. Cette assistance, inadaptée aux besoins et aux capacités de la personne, est contraire à certains principes de la réadaptation cognitive qui prônent la fourniture d’une assistance minimale pour encourager la personne à agir au meilleur de ses capacités. Cette thèse propose des modèles pour automatiser l’assistance cognitive sous forme de dialogue contextuel entre une personne ayant des déficits cognitifs dus au TCC et un système lui fournissant l’assistance appropriée qui l’encourage à réaliser ses activités par lui-même. Les principales contributions sont : (1) un modèle ontologique comme support de l’assistance cognitive dans les maisons connectées ; (2) un modèle d’interaction entre l’agent intelligent d’une maison connectée et une personne ayant subi un TCC, dans le cadre de l’assistance cognitive. Le modèle ontologique proposé s’appuie sur les actes de langages et les données probantes de la réadaptation cognitive afin que l’assistance reflète la pratique clinique. Il vise à fournir aux maisons intelligentes la sémantique des données nécessaires pour caractériser les situations où il y a besoin d’assistance, les messages d’assistance de gradations différentes et les réactions de la personne. Informé par le modèle ontologique, le modèle d’interaction basé sur des arbres de comportement (« behaviour trees ») permet alors à un agent intelligent de planifier dynamiquement la diffusion de messages d’assistance progressifs avec des ajustements si nécessaire, en fonction du profil et du comportement du résident de la maison connectée lors de l’accomplissement de ses activités. Une validation préliminaire montre l’applicabilité des modèles dans l’implémentation de scénarios relatifs à l’utilisation sécuritaire d’une cuisinière connectée dédiée aux personnes ayant subi un TCC

Enhanced Living Environments

This open access book was prepared as a Final Publication of the COST Action IC1303 “Algorithms, Architectures and Platforms for Enhanced Living Environments (AAPELE)”. The concept of Enhanced Living Environments (ELE) refers to the area of Ambient Assisted Living (AAL) that is more related with Information and Communication Technologies (ICT). Effective ELE solutions require appropriate ICT algorithms, architectures, platforms, and systems, having in view the advance of science and technology in this area and the development of new and innovative solutions that can provide improvements in the quality of life for people in their homes and can reduce the financial burden on the budgets of the healthcare providers. The aim of this book is to become a state-of-the-art reference, discussing progress made, as well as prompting future directions on theories, practices, standards, and strategies related to the ELE area. The book contains 12 chapters and can serve as a valuable reference for undergraduate students, post-graduate students, educators, faculty members, researchers, engineers, medical doctors, healthcare organizations, insurance companies, and research strategists working in this area

Semantic and Virtual Reality-Enhanced Configuration of Domestic Environments: The Smart Home Simulator

This paper introduces the Smart Home Simulator, one of the main outcomes of the D4All project. This application takes into account the variety of issues involved in the development of Ambient Assisted Living (AAL) solutions, such as the peculiarity of each end-users, appliances, and technologies with their deployment and data-sharing issues. The Smart Home Simulator - a mixed reality application able to support the configuration and customization of domestic environments in AAL systems - leverages on integration capabilities of Semantic Web technologies and the possibility to model relevant knowledge (about both the dwellers and the domestic environment) into formal models. It also exploits Virtual Reality technologies as an efficient means to simplify the configuration of customized AAL environments. The application and the underlying framework will be validated through two different use cases, each one foreseeing the customized configuration of a domestic environment for specific segments of users

Ami-deu : un cadre sémantique pour des applications adaptables dans des environnements intelligents

Cette thèse vise à étendre l’utilisation de l'Internet des objets (IdO) en facilitant le développement d’applications par des personnes non experts en développement logiciel. La thèse propose une nouvelle approche pour augmenter la sémantique des applications d’IdO et l’implication des experts du domaine dans le développement d’applications sensibles au contexte. Notre approche permet de gérer le contexte changeant de l’environnement et de générer des applications qui s’exécutent dans plusieurs environnements intelligents pour fournir des actions requises dans divers contextes. Notre approche est mise en œuvre dans un cadriciel (AmI-DEU) qui inclut les composants pour le développement d’applications IdO. AmI-DEU intègre les services d’environnement, favorise l’interaction de l’utilisateur et fournit les moyens de représenter le domaine d’application, le profil de l’utilisateur et les intentions de l’utilisateur. Le cadriciel permet la définition d’applications IoT avec une intention d’activité autodécrite qui contient les connaissances requises pour réaliser l’activité. Ensuite, le cadriciel génère Intention as a Context (IaaC), qui comprend une intention d’activité autodécrite avec des connaissances colligées à évaluer pour une meilleure adaptation dans des environnements intelligents. La sémantique de l’AmI-DEU est basée sur celle du ContextAA (Context-Aware Agents) – une plateforme pour fournir une connaissance du contexte dans plusieurs environnements. Le cadriciel effectue une compilation des connaissances par des règles et l'appariement sémantique pour produire des applications IdO autonomes capables de s’exécuter en ContextAA. AmI- DEU inclut également un outil de développement visuel pour le développement et le déploiement rapide d'applications sur ContextAA. L'interface graphique d’AmI-DEU adopte la métaphore du flux avec des aides visuelles pour simplifier le développement d'applications en permettant des définitions de règles étape par étape. Dans le cadre de l’expérimentation, AmI-DEU comprend un banc d’essai pour le développement d’applications IdO. Les résultats expérimentaux montrent une optimisation sémantique potentielle des ressources pour les applications IoT dynamiques dans les maisons intelligentes et les villes intelligentes. Notre approche favorise l'adoption de la technologie pour améliorer le bienêtre et la qualité de vie des personnes. Cette thèse se termine par des orientations de recherche que le cadriciel AmI-DEU dévoile pour réaliser des environnements intelligents omniprésents fournissant des adaptations appropriées pour soutenir les intentions des personnes.Abstract: This thesis aims at expanding the use of the Internet of Things (IoT) by facilitating the development of applications by people who are not experts in software development. The thesis proposes a new approach to augment IoT applications’ semantics and domain expert involvement in context-aware application development. Our approach enables us to manage the changing environment context and generate applications that run in multiple smart environments to provide required actions in diverse settings. Our approach is implemented in a framework (AmI-DEU) that includes the components for IoT application development. AmI- DEU integrates environment services, promotes end-user interaction, and provides the means to represent the application domain, end-user profile, and end-user intentions. The framework enables the definition of IoT applications with a self-described activity intention that contains the required knowledge to achieve the activity. Then, the framework generates Intention as a Context (IaaC), which includes a self-described activity intention with compiled knowledge to be assessed for augmented adaptations in smart environments. AmI-DEU framework semantics adopts ContextAA (Context-Aware Agents) – a platform to provide context-awareness in multiple environments. The framework performs a knowledge compilation by rules and semantic matching to produce autonomic IoT applications to run in ContextAA. AmI-DEU also includes a visual tool for quick application development and deployment to ContextAA. The AmI-DEU GUI adopts the flow metaphor with visual aids to simplify developing applications by allowing step-by-step rule definitions. As part of the experimentation, AmI-DEU includes a testbed for IoT application development. Experimental results show a potential semantic optimization for dynamic IoT applications in smart homes and smart cities. Our approach promotes technology adoption to improve people’s well-being and quality of life. This thesis concludes with research directions that the AmI-DEU framework uncovers to achieve pervasive smart environments providing suitable adaptations to support people’s intentions

Participative Urban Health and Healthy Aging in the Age of AI

This open access book constitutes the refereed proceedings of the 18th International Conference on String Processing and Information Retrieval, ICOST 2022, held in Paris, France, in June 2022. The 15 full papers and 10 short papers presented in this volume were carefully reviewed and selected from 33 submissions. They cover topics such as design, development, deployment, and evaluation of AI for health, smart urban environments, assistive technologies, chronic disease management, and coaching and health telematics systems

Description assistée d'un environnement intelligent en réalité augmentée

Les technologies d'assistance modernes offrent d'augmenter, de maintenir ou d'améliorer les capacités fonctionnelles d'une personne avec incapacités. Parmi ces technologies, les environnements intelligents favorisent effectivement le maintien à domicile des personnes âgées. Pourtant, les taux d'abandon des technologies d'assistance sont aujourd'hui élevés. L'absence d'inclusion de l'utilisateur dans la construction et la personnalisation de ces technologies est fortement pointée du doigt par la littérature. Un système fait soi-même (Do-it-Yourself) centré sur le partage et où l'utilisateur conçoit lui-même son assistance est donc à privilégier. Cette thèse s'intéresse à développer les interactions entre l'humain et l'intelligence artificielle pour la description assistée d'environnements intelligents personnalisés selon les habitudes du résident. Le but est de déterminer les interfaces et le langage à adopter pour favoriser l'échange entre un descripteur humain, expert des besoins du résident, et une intelligence artificielle, experte des environnements intelligents. Les habitudes que le descripteur doit transmettre au système d'assistance sont spatialisées par définition, elles prennent place à des endroits spécifiques de l'environnement, avec des objets spécifiques de cet environnement et à des moments précis. La réalité augmentée s'inscrit ainsi parfaitement dans cette approche puisqu'elle permet d'ancrer dans le monde réel les éléments virtuels représentant l'environnement et les habitudes dans celui-ci. Les habitudes que le descripteur détaille sont également spécifiques à la façon de faire du résident tandis que les connaissances des environnements intelligents de l'intelligence artificielle proposée sont davantage génériques. Aussi, un langage compréhensible par l'humain et assez puissant pour représenter à la fois ces concepts spécifiques et génériques est nécessaire. Les ontologies, base de données sémantiques, répondent à ces besoins grâce à leur représentation textuelle et au raisonnement ontologique qui permet de définir le niveau d'abstraction adéquat pour l'échange. En combinant la réalité augmentée à la sémantique, le conseiller virtuel de description assistée des environnements intelligents présenté dans cette thèse accompagne le descripteur dans la spécification des habitudes du résident. De plus, en agrégeant l'expérience acquise avec l'ensemble des descriptions précédentes, ce conseiller fournit des conseils en temps-réel pour favoriser l'idéation. Ce conseiller virtuel a été testé auprès d'experts et de proches aidants. Les résultats obtenus confirment que le conseiller virtuel proposé permet la description de l'environnement et des activités, notamment grâce à ses interactions intuitives et naturelles. Les habitudes numérisées avec le conseiller virtuel pourraient à terme permettre à l'environnement intelligent de mieux comprendre les besoins de son résident et de s'y adapter

Interaction with a Virtual Coach for Active and Healthy Ageing

International audienceSince life expectancy has increased significantly over the past century, society is being forced to discover innovative ways to support active aging and elderly care. The e-VITA project, which receives funding from both the European Union and Japan, is built on a cutting edge method of virtual coaching that focuses on the key areas of active and healthy aging. The requirements for the virtual coach were ascertained through a process of participatory design in workshops, focus groups, and living laboratories in Germany, France, Italy, and Japan. Several use cases were then chosen for development utilising the open-source Rasa framework. The system uses common representations such as Knowledge Bases and Knowledge Graphs to enable the integration of context, subject expertise, and multimodal data, and is available in English, German, French, Italian, and Japanese