Digital Twins:An enabler for digital transformation

Digital Twins are a virtual representation of anything of value for an organization that create a link between the real and virtual worlds by a continuous bidirectional data/information exchange. In this chapter we present the origins of the concept and how it evolved with the advent of new technological trends. In addition, we describe the main characteristics of a Digital Twin, the benefits of its use, and real-world examples of the usage of digital twins’. Finally, the challenges for its adoption, and the elements to be considered for managing the quality of the Digital Twin are presented to give a complete overview of this new technology.Full book available: https://www.rug.nl/gdbc/the-gdbc-book

Dynamic Rule-Based Reasoning in Smart Environments

Slimme huizen en andere soorten slimme omgevingen kunnen worden gedefinieerd door verschillende belangrijke karakteristieken. De belangrijkste hiervan is ongetwijfeld de mogelijkheid om omgevingsbewust te zijn, om de fysieke omgeving te ervaren en om de context van de huidige situatie te begrijpen. Slimme omgevingen zouden in staat moeten zijn om met deze informatie te kunnen redeneren en waardevolle kennis te kunnen afleiden. Daarnaast zullen ze de mogelijkheid moeten hebben om intelligent te reageren in reactie op veranderende situaties, volgens bepaalde doelstellingen. Slimme omgevingen zijn vaak ubiquitous, wat betekent dat hun capaciteiten voor waarnemen en handelen berusten op apparaten die zijn ingebed in de fysieke wereld. De meeste van de huidige commerciele slimme omgevingsproducten presenteren slechts gedeeltelijke oplossingen, zoals automatische verlichting of energiebewustzijn. Verschillende factoren vertragen de commercialisering van volledig slimme huizen, waaronder de noodzaak om de oplossing op iedere nieuwe locatie opnieuw zeer nauwkeurig af te stellen, de inspanningen rondom de integratie en co'ordinatie van verschillende componenten, handelingen om een consistent model over verschillende subsystemen van verschillende bronnen samen te stellen, enzovoorts. Samenvattend, de grote hoeveelheid aan inspanningen die benodigd zijn om de oplossing van een locatie naar een andere te verplaatsen hindert de mogelijkheden voor het stroomlijnen van de uitrol. Wat zijn de overeenkomsten in het ontwerp en het ontwikkelproces van een slimme omgeving? Wat is een effectieve aanpak om een redeneringsmotor voor slimme omgevingen te ontwerpen die aan alle belangrijke vereisten voldoet? Hoe kan het effect van sensorfouten voor wat betreft de besluitvorming worden geminimaliseerd? Hoe kan een slim systeem het bestaan van verschillende energieleveranciers gebruiken om de energiekosten in de tijd te minimaliseren? In dit proefschrift bespreken we en geven we antwoord op een aantal belangrijke onderzoeksvraagstukken voor huidige pervasieve systemen, slimme omgevingen in het bijzonder

Towards Pattern-Level Privacy Protection in Distributed Complex Event Processing

In event processing systems, detected event patterns can revealprivacy-sensitive information. In this paper, we proposeand discuss how to integrate pattern-level privacy protection in event-based systems. Compared to state-of-the-art approaches, we aim to enforce privacy independent of the particularities of specific operators. We accomplish this by supporting the flexible integration of multiple obfuscation techniques and studying deployment strategies for privacy-enforcing mechanisms. Moreover, we share ideas on how to model the adversary’s knowledge to better select appropriate obfuscation techniques for the discussed deployment strategies. Initial results indicate that flexibly choosing obfuscation techniques and deployment strategies is essential to conceal privacy-sensitive event patterns accurately

Towards adaptive quality-aware Complex Event Processing in the Internet of Things

This paper investigates how to complement Complex Event Processing (CEP) with dynamic quality monitoring mechanisms and support the dynamic integration of suitable sensory data sources. In the proposed approach, queries to detect complex events are annotated with consumer-definable quality policies that are evaluated and used to autonomously assign (or even configure) suitable data sources of the sensing infrastructure. We present and study different forms of expressing quality policies and explore how they affect the process of quality monitoring including different modes of assessing and applying quality-related adaptations. A performance study in an IoT scenario shows that the proposed mechanisms in supporting quality policy monitoring and adaptively selecting suitable data sources succeed in enhancing the acquired quality of results while fulfilling consumers’ quality requirements. We show that the quality-based selection of sensor sources also extends the network’s lifetime by optimizing the data sources’ energy consumption

Energy Consumption Patterns and Load Forecasting with Profiled CNN-LSTM Networks

By virtue of the steady societal shift to the use of smart technologies built on the increasingly popular smart grid framework, we have noticed an increase in the need to analyze household electricity consumption at the individual level. In order to work efficiently, these technologies rely on load forecasting to optimize operations that are related to energy consumption (such as household appliance scheduling). This paper proposes a novel load forecasting method that utilizes a clustering step prior to the forecasting step to group together days that exhibit similar energy consumption patterns. Following that, we attempt to classify new days into pre-generated clusters by making use of the available context information (day of the week, month, predicted weather). Finally, using available historical data (with regard to energy consumption) alongside meteorological and temporal variables, we train a CNN-LSTM model on a per-cluster basis that specializes in forecasting based on the energy profiles present within each cluster. This method leads to improvements in forecasting performance (upwards of a 10% increase in mean absolute percentage error scores) and provides us with the added benefit of being able to easily highlight and extract information that allows us to identify which external variables have an effect on the energy consumption of any individual household