An Ambient Assisted Living Framework with Automatic Self-Diagnosis

International audienceAs the population in many countries is steadily aging, allowing elderly people to stay longer at home is a growing concern. Ambient Assisted Living (AAL) proposes new techniques to help people remain autonomous, based on ambient intelligence. We present an ontology-based framework in which ontologies enable the expression of users' preferences in order to personalize the system behavior. They are also used for the discovery and interconnection of devices, the storage and retrieval of collected data and the transmission of actions. Basing everything on ontologies allows the designer to express the behavior of the system using high-level logic rules. To render AAL systems as autonomous as possible, devices that fail should be detected at runtime. For this reason, the framework offers a diagnosis service that builds a prediction model of the values detected by sensors. It is based on information discovered opportunistically at run-time and knowledge about physical laws. The framework monitors the run-time behavior of the AAL system and uses the prediction model to detect inconsistencies and hence faults. Therefore, fault detection is totally dynamic and opportunistic; there are no pre-defined control loops. This paper describes an actual implementation, with precise technological details, in order to prove the feasibility of the technical choices, and provide implementation ideas for future projects

Building Heterogeneous Models at Runtime to Detect Faults in Ambient-Intelligent Environments

International audienceThis paper introduces an approach for fault detection in ambient-intelligent environments. It proposes to compute predictions for sensor values, to be compared with actual values. As ambient environments are highly dynamic, one cannot pre-determine a prediction method. Therefore, our approach relies on (a) the modeling of sensors, actuators and physical effects that link them, and (b) the automatic construction at run-time of a heterogeneous prediction model. The prediction model can then be executed on a heterogeneous modeling platform such as ModHel'X, which yields predicted sensor values

Interactions visio-haptiques pour la coordination et la conscience situationnelle partagée en environnement virtuel collaboratif

La communication haptique interpersonnelle est communément utilisée pour se saluer, se féliciter, ou de manière indirecte pour manipuler des objets lourds. Pourtant, la modalité haptique est absente des systèmes de communication à distance usuels. Les progrès récents de l'informatique et des réseaux de communication ont permis l'émergence d'environnements virtuels collaboratifs offrant un retour haptique aux utilisateurs. Les environnements virtuels collaboratifs constituent une solution prometteuse pour faciliter le travail collaboratif à distance. Les contextes applicatifs sont nombreux : entrainement militaire, assemblage mécanique, manipulation moléculaire, conception assistée par ordinateur.Toutefois, les utilisateurs d'environnements virtuels collaboratifs sont confrontés à deux types de problématiques : celles liées aux environnements virtuels 3D et celles liées à la collaboration à distance. En effet, il est difficile pour un utilisateur peu expérimenté d'interagir avec un environnement virtuel 3D. Se déplacer et manipuler des objets dans ce type d'environnement nécessite une bonne représentation mentale de l'espace.De plus, la collaboration à distance limite les possibilités et la qualité de la communication. Les informations dont disposent les utilisateurs sur leurs partenaires sont donc réduites. Dans ce contexte, la coordination des actions entre les utilisateurs devient plus complexe.L'objectif de ces travaux de thèse est donc de proposer des méthodes d'interaction visio-haptique pour faciliter la coordination et augmenter l'attention mutuelle entre les utilisateurs. Via l'amélioration de la coordination et de l'attention inter-utilisateurs, une augmentation des performances et de l'efficacité du travail collaboratif est escomptée.Trois types d'interactions fondamentales sont abordées dans un contexte collaboratif : la coordination des sélections, le paramétrage des sélections et la manipulation collaborative d'objet. Pour chacune des tâches d'interactions précédemment citées, des méthodes d'interaction ainsi que des outils de coordination et de communication ont été proposé et évalué.Ces travaux de thèse présentent les points forts mais aussi les défauts des méthodes d'interaction collaboratives fortement couplées. Les résultats obtenus montrent également l'importance de la communication haptique dans la collaboration à distance.Haptic interpersonal communication is commonly used to salute, to congratulate, or indirectly to manipulate heavy objects. However, the haptic feedback is missing from the common communication systems. Recent developments in telecommunications and computer capabilities have made possible the use of haptic feedback in collaborative virtual environments. Collaborative virtual environments are a promising solution to facilitate remote work collaboration. They have many applications like: military training, engineering design, e-learning or video games.Nevertheless, users of collaborative virtual environments have to face several issues. First, interacting with a virtual environment is not a straightforward task. Navigate and manipulate objects in a virtual environment requires a good mental representation of space. Secondly, remote collaboration limits the communication quality because even the best video conference system can't support all the richness of a face to face communication. Information available on the partners are reduced thus coordinate actions between users become a complex task.The aim of this thesis is to propose visual haptic interactions to simplify coordination and increase mutual awareness between the users. Through the improvement of coordination and mutual awareness an increase of team performance and work efficiency is expected.Three kind of fundamental 3D interactions are addressed in collaborative context: the coordination of selections, the setting of selections and the manipulation of objects. For each of these three of fundamental interactions, several methods of interaction and tools of coordination are proposed and assessed.The findings of this thesis highlight the strengths and the weaknesses of the closely coupled method of interactions. The results of the experiments also confirm the importance of haptic communication in remote collaboration.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Un système d'aide et de suivi des tâches utilisateur dans un environnement ambiant

National audienceExisting task models are generally static (not used at runtime) and are used for the design or predictive evaluation of interactive systems. We propose to use the task model at runtime, in order to monitor user actions, check that they have not made any mistakes and give help when needed. We present a task model suitable for ambient environments that dynamically assigns states to tasks at the runtime. We also describe a monitoring and assistance system that uses our dynamic task model. Finally, we present a validation of our system through a simulation that shows how the interactions with the task model at runtime results in a dynamic system capable of providing assistance to users while they are carrying out their daily tasks. \Les modèles de tâches existants sont généralement statiques (non utilisés au moment de l'exécution) et exploités uniquement pour la conception ou l'évaluation prédictive des systèmes interactifs. Nous proposons d'utiliser le modèle de tâches au moment de l'exécution, afin de suivre les actions de l'utilisateur, vérifier qu'il n'a pas fait d'erreurs et lui procurer de l'aide en cas de besoin. Nous présentons un modèle de tâches adapté aux environnements ambiants qui attribue dynamiquement des états aux tâches au moment de l'exécution. Nous décrivons également le fonctionnement d'un système de suivi et d'assistance qui exploite notre modèle de tâches dynamique. Nous présentons ensuite une validation de notre système à travers une simulation qui montre comment les interactions avec le modèle de tâches à l'exécution permettent de produire un système dynamique, qui prend en considération le contexte et fournit une aide à l'utilisateur pour la réalisation de ses tâches quotidiennes

Modélisation et conception d'une plateforme pour l'interaction multimodale distribuée en intelligence ambiante

Cette thèse s inscrit dans le domaine de l intelligence ambiante et de l interaction homme-machine. Elle a pour thème la génération d interfaces homme-machine adaptées au contexte d interaction dans les environnements ambiants. Les travaux de recherche présentés traitent des problèmes rencontrés lors de la conception d IHM dans l'ambiant et notamment de la réutilisation de techniques d interaction multimodales et multi-périphériques. Ce travail se divise en trois phases. La première est une étude des problématiques de l IHM spécifiques à l Ambiant et des architectures logicielles adaptées à ce cadre théorique. Cette étude permet d établir les limites des approches actuelles et de proposer, dans la seconde phase, une nouvelle approche pour la conception d IHM ambiante appelée DAME. Cette approche repose sur l association automatique de composants logiciels qui construisent dynamiquement une IHM. Nous proposons deux modèles complémentaires qui permettent de décrire les caractéristiques ergonomiques et architecturales des composants. La conception de ces derniers est guidée par une architecture logicielle composée de plusieurs couches qui permet d identifier les différents niveaux d abstraction réutilisables d un langage d interaction. Un troisième modèle, appelé modèle comportemental, permet de spécifier des recommandations quant à l instanciation de ces composants. Nous proposons un algorithme permettant de générer des IHM adaptées au contexte et d évaluer la qualité de celles-ci par rapport aux recommandations du modèle comportemental. Dans la troisième phase, nous avons implémenté une plateforme réalisant la vision soutenue par DAME. Cette implémentation est confrontée aux utilisateurs finaux dans une expérience de validation qualitative. De ces travaux ressortent des résultats encourageants, ouvrant la discussion sur de nouvelles perspectives de recherche dans le cadre de l IHM en informatique ambiante.This thesis deals with ambient intelligence and the design of Human-Computer Interaction (HCI). It studies the automatic generation of user interfaces that are adapted to the interaction context in ambient environments. This problem raises design issues that are specific to ambient HCI, particularly in the reuse of multimodal and multidevice interaction techniques. The present work falls into three parts. The first part is an analysis of state-of-the-art software architectures designed to solve those issues. This analysis outlines the limits of current approaches and enables us to propose, in the second part, a new approach for the design of ambient HCI called DAME. This approach relies on the automatic and dynamic association of software components that build a user interface. We propose and define two complementary models that allow the description of ergonomic and architectural properties of the software components. The design of such components is organized in a layered architecture that identifies reusable levels of abstraction of an interaction language. A third model, called behavioural model, allows the specification of recommendations about the runtime instantiation of components. We propose an algorithm that allows the generation of context-adapted user interfaces and the evaluation of their quality according to the recommendations issued from the behavioural model. In the third part, we detail our implementation of a platform that implements the DAME approach. This implementation is used in a qualitative experiment that involves end-users. Encouraging preliminary results have been obtained and open new perspectives on multi-devices and multimodal HCI in ambient computing.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Informatique ambiante

International audienc

Présentation ciblée d'informations dans les moyens de transport

ISSN 0295-6322National audienceLes gares, stations et aéroports sont des lieux très riches en informations. Une difficulté principale pour les usagers réside dans l'obtention de quelques informations essentielles parmi la masse d'informations destinées à d'autres. En effet, les écrans et autres points d'information fournissent des renseignements non ciblés, à destination de tout le monde. En conséquence, ils sont le plus souvent surchargés d'informations, ce qui rend leur lecture difficile. Partant du principe qu'il ne sert à rien de présenter une information qui n'intéresse pas l'usager, nous avons mené deux expérimentations visant à évaluer l'intérêt d'une présentation ciblée des informations dans les moyens de transports. Nous présentons dans cet article les résultats de ces expérimentations qui démontrent l'intérêt de présentations d'information dynamiques, qui s'adaptent aux usagers en présence

Ambient Multimodal Human Computer Interaction

International audienceabstrac

Présentation ciblée d'informations dans les moyens de transport

ISSN 0295-6322National audienceLes gares, stations et aéroports sont des lieux très riches en informations. Une difficulté principale pour les usagers réside dans l'obtention de quelques informations essentielles parmi la masse d'informations destinées à d'autres. En effet, les écrans et autres points d'information fournissent des renseignements non ciblés, à destination de tout le monde. En conséquence, ils sont le plus souvent surchargés d'informations, ce qui rend leur lecture difficile. Partant du principe qu'il ne sert à rien de présenter une information qui n'intéresse pas l'usager, nous avons mené deux expérimentations visant à évaluer l'intérêt d'une présentation ciblée des informations dans les moyens de transports. Nous présentons dans cet article les résultats de ces expérimentations qui démontrent l'intérêt de présentations d'information dynamiques, qui s'adaptent aux usagers en présence

Introduction

Depuis quelques années, l’informatique a commencé à envahir des espaces de plus en plus larges de notre environnement quotidien. Elle s’est très vite répandue dans des objets qui en étaient quasiment dépourvus (lave-linge, appareils photos, téléphones, autoradios, etc.). La recherche porte aujourd’hui sur son intégration dans des objets encore plus usuels (portes, murs , meubles, vêtements, billets de transport, etc.) afin d’apporter une assistance continue à l’utilisateur dans ses tâches les plus quotidiennes. C’est ce que l’on appelle informatique ambiante, informatique disséminée, informatique diffuse, etc. Celle-ci marque la volonté de concrétiser un concept très séduisant : celui de la convergence des mondes physiques et numériques. L’informatique ambiante préconise ainsi une vision écologique de l’informatique en général. Elle favorise l’enrichissement de l’existant plutôt que sa substitution. En s’appuyant sur des objets de notre envir onnement quotidien, elle vise à sauvegarder l’expérience que nous avons du monde réel tout en l’enrichissant de la façon la plus harmonieuse possible. Bien que le concept en lui-même soit apparu au début des années 1990 dans les travaux de Mark Weiser, sa concrétisati on en systèmes opérationnels s’est heurtée dans un premier temps à certaines difficultés en raison du niveau de miniaturisation requis pour les composants électroniques nécessaires à la réalisation de tels systèmes. Toutefois, les progrès récents en matière de miniaturisation, de réseaux sans fils, d’autonomie énergétique et de nouvelles techniques d’interaction sont en train de lever ces difficultés et poussent de plus en plus d’équipes de recherche, aussi bien académiques qu’industrielles, à s’intéresser au problème et à proposer différents types de solutions. L’avènement de l’informatique ambiante marque la naissance du troisième paradigme de l’informatique. Le premier paradigme a réservé l’informatique aux centres de calculs là où un même ordinateur était exploité par plusieurs utilisateurs. Le second paradigme a permis à l’informatique d’entrer dans les foyers et de devenir « personnelle », chaque utilisateur disposant de son propre ordinateur. Enfin, le paradigme de l’informatique ambiante perm et à celle-ci de se disséminer dans les objets de notre environnement physique et de devenir ainsi omniprésente dans notre vie quotidienn