Approcci ed applicazioni per l’Ambient Intelligence
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Il documento esplora l'ambient intelligence e il suo rapporto con la domotica e l'Internet of Things (IoT), evidenziando le principali tecnologie e approcci per creare ambienti intelligenti che supportano proattivamente gli utenti. Si discute la necessità di integrazione tra dispositivi e sistemi, sottolineando l'importanza dell'adattamento ai bisogni degli utenti e l'uso di tecnologie aperte e interoperabili. Infine, vengono presentate esperienze pratiche e progetti di ricerca al Politecnico di Torino che mettono in evidenza la metodologia didattica innovativa nel campo dell'intelligenza ambientale.
Approcci ed applicazioni per l’Ambient Intelligence
- 1. Approcci ed applicazioni per l’Ambient Intelligence Fulvio Corno – [email protected] Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica e-Lite Research Group http://elite.polito.it La rivoluzione dell’Internet of Things: come cambia la domotica
- 2. Agenda Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 2 Dalla domotica all’IoT E gli utenti? Ambient Intelligence Un’esperienza sperimentale Conclusioni
- 3. Domini tecnologici a confronto Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 3 Automazione / Home Automation / Building Automation Domotica / Smart Home / Smart Building Smart Devices / Ubiquitous / Wearable Mobile Devices Cloud computing Internet / Connectivity Internet of Things
- 4. Domini tecnologici a confronto Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 4 Automazione / Home Automation / Building Automation Domotica / Smart Home / Smart Building Smart Devices / Ubiquitous / Wearable Mobile Devices Cloud computing Internet / Connectivity Internet of Things Integrazione Integrazione
- 5. Domotica vs IoT Domotica / SH / SB Internet of Things Architettura Impianto strutturato gerarchicamente Dispositivi indipendenti e individuali Intelligenza Dispositivi stupidi Dispositivi intelligenti Industria Impiantistica elettica Informatica/elettronica Modello operativo Verticale e controllato Isolato e indipendente (ma a parole orizzontale e aperto) Dispositivi Ampio mercato Prototipi e primi prodotti Connettività Mediata dal sistema Diretta per ciascun dispositivo Campi applicativi Tutti (auspicati) Tutti (auspicati) Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 5
- 6. Conquistare l’utente di IoT Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 6 Smart Home Impianti e componenti elettrici Elettronica di consumo Informatica Telecomunicazioni Impianti di automazione Sistemi di sorveglianza Elettrodomestici intelligenti Servizi on- line Controllare il mercato delle Smart Home e dell’IoT fa gola ai produttori di … Possiamo parlarne?
- 7. Anche se… Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 7 RS-485 Home Automation Building Automation Informatica
- 8. E l’utente finale? Sempre più nelle mani dei produttori di tecnologie Costretto a scegliere standard e protocolli Non interoperabili Soggetti ad obsolescenza Non illudersi dei nuovi standard «universali» Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 8 http://xkcd.com/927/
- 9. Domini tecnologici a confronto Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 9 Automazione / Home Automation / Building Automation Domotica / Smart Home / Smart Building Smart Devices / Ubiquitous / Wearable Mobile Devices Cloud computing Internet / Connectivity Internet of Things IoT Applications (IoT) Users
- 10. E la ricerca? Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 10 Automazione / Home Automation / Building Automation Domotica / Smart Home / Smart Building Smart Devices / Ubiquitous / Wearable Mobile Devices Cloud computing Internet / Connectivity Internet of Things IoT Applications (IoT) Users
- 11. Aree di ricerca “An Ambient Intelligence system is a digital environment that proactively, but sensibly, supports people in their daily lives” “An Intelligent Environment is one in which the actions of numerous networked controllers (controlling different aspects of an environment) is orchestrated by self-programming pre-emptive processes (e.g., intelligent software agents) in such a way to create an interactive holistic functionality that enhances occupants experiences.” Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 11
- 12. Ambient Intelligence è più che Domotica AmI Sensitive Responsive Adaptive Transparent Ubiquitous Intelligent Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 12
- 13. Il ciclo di vita Sensing Reasoning Acting Interacting Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 13
- 14. Sensing Sensing Reasoning Acting Interacting Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 14
- 15. Sensing (ambiente) Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 15
- 16. Sensing (persona, wearable) Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 16 http://www.notchdevice.com/ Inside clothes Haptic Feedback Movement capture Metria™ Informed Health 3-axis accelerometer, Galvanic Skin Response, 2 temperature sensors (body, skin) Self-tracking Steps, calories, sleep, distance, …
- 17. Dati dei sensori Enormi Rumorosi Campioni mancanti Misure eterogenee Tempo- & spazio- dipendenti Grezzi vs. elaborati “Making sense of data” Stream data processing Signal processing algorithms Sensor fusion Big data handling Filtering, disambiguation, interpretation Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 17
- 18. Reasoning Sensing Reasoning Acting Interacting Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 18
- 19. Reasoning Necessario per fornire adattabilità e risposte proattive Altrimenti è “semplice automazione” Interpretazione e riconoscimento del contesto e delle attività Modellazione di utenti e di contesto Riconoscimento e predizione di attività Decision making Attuazione vs. suggerimento Centralizzato o distribuito? Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 19
- 20. Acting Sensing Reasoning Acting Interacting Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 20
- 21. Acting Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 21
- 22. Interacting Sensing Reasoning Acting Interacting Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 22
- 23. Interacting with users Interfacce utente tradizionali Web, mobile Integrate con l’impiantistica civile Natural user interfaces Voce, gesti, movimenti corpo, emozioni, espressione del viso, attenzione, … L’interazione scavalca i dispositivi ICT (“disappearing computer”) Dovrebbe essere l’aspetto più importante, ma… 23 Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014
- 24. Non corriamo con le tecnologie Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 24 http://radar.oreilly.com/2014/05/most-of-what-we- need-for-smart-cities-already-exists.html http://radar.oreilly.com/2014/04/ioth-the-internet-of- things-and-humans.html
- 25. Un’esperienza concreta Politecnico di Torino Nuovo insegnamento a.a. 2013/2014 Ambient Intelligence: Technology and Design 6 crediti opzionali, terzo anno Ingegneria, lingua Inglese Docenti: F. Corno, D. Bonino, L. De Russis Studenti: Informatica, Elettronica, Elettrica, Design, Meccanica, … Molti stranieri Ambient Intelligence http://bit.ly/polito-ami Verona, 28/10/2014 25
- 26. Info, materiale, lezioni Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 26 http://bit.ly/polito-ami http://www.youtube.com/playlist?list=PLqRTLlwsxDL- ikzLwzQIS_R2YojZMvmJW
- 27. Caratteristiche del corso Didattica fortemente sperimentale Laboratorio Progetti di gruppo (= esame) Hardware + Software Metodologia di progettazione Feature-driven Technology neutral Strumenti e protocolli aperti Mix e convivenza di componenti OTS e componenti custom Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 27
- 28. Architetture aperte, orizzontali Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 28
- 29. The Dog Gateway http://dog-gateway.github.io/ Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 29 D D D D D D D D Domotic devices (switches, buttons, relays, sensors, meters, …) Domotic bus (wired, wireless) GW Bus-to-IP gateway Bus-to-serial gateway GW Ethernet, Wi-Fi, USB User Interface Mobile, Web, Home Display, Multi Touch, Accessibility, Natural language, … Data analysis ERP, Web services, Stream processors, Datawarehouse Dog Bundles Device abstraction, Event abstraction, State abstraction, Rules engine, … User Interface User Interface Smart Appliance
- 30. The Dog Gateway Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 30 http://dog-gateway.github.io/
- 31. Kit di laboratorio (scorcio) Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 31
- 32. Risultati Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 32
- 33. Risultati Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 33 10 progetti Domini applicativi diversi Approccio multi disciplinare Creatività, entusiamo, tecnologia Dall’idea al prototipo funzionante Coinvol- gimento utenti
- 34. Student’s showcase @ I3P Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 34
- 35. Student’s showcase @ I3P Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 35
- 36. Ambient Intelligence? Sensitive Responsive Adaptive Transparent Ubiquitous Intelligent Smart Pet Feeder ★ ★ ★ Door On Phone ★★ ★★ ★ ★★★ ★★★ ★★ SétApp ★★ ★★ ★ ★★ ★ Smart Butler ★ ★★ ★★ ★★ ★★ Smart Gardener ★★★ ★★ ★★ ★★ ★ ★★ Smart Raise Your Hand ★★ ★ ★ ★★★ ★★★ ★★ Smart Notifications ★★ ★★★ ★★★ ★★★ ★★ ★★ Treasure Hunting ★ ★★ ★ ★ ★★★ ★ Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 36
- 37. Conclusioni Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 37 Pensare “orizzontale”, mai “verticale” Pensare all’utente, non alla tecnologia Né alle legacy, né alle mode Infrastrutture aperte ed interoperabili per supportare Dispositivi del futuro Applicazioni future Valorizzare i dati raccolti e gestiti
- 38. For further information Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 38 Research group http://elite.polito.it Publications http://elite.polito.it/index.php/research/publications Ambient Intelligence course http://bit.ly/polito-ami Students projects http://ami-2014.github.io/ Dog2 gateway http://dog-gateway.github.io/ Contact [email protected] +39 011 090 7053
- 39. Licenza d’uso Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 39 Questa presentazione è rilasciate con la licenza Creative Commons “Attribuzione-Non commerciale-Condividi allo stesso modo 2.5 Italia” Siete liberi di riprodurre e modificare quest’opera, per scopi non commerciali, e citando la fonte. Eventuali versioni modificate dovranno essere rilasciate con la stessa licenza Testo completo della licenza: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/it/
- 40. Visione «verticale» dei produttori Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 40 D D D D Applicazione Dispositivi •Tecnologie dei sensori •Protocolli di comunicazione •Scala (locale, geografica) •Numero di dispositivi •Frequenze di campionamento •Sicurezza / autenticazione •Tipologia dei dati •Unidirezionale o bidirezionale •Codifica dei dati •Polling / Pushing Infrastruttura •Sensori ambientali (temperatura, umidità, CO2, inquinanti, illuminazione, vento, …) •Sensori utente (presenza, movimento, accessi, …) •Misuratori energetici (energia e potenza elettriche, consumi gas e acqua, …) •Attuatori (relais, elettrovalvole, motorizzazioni, segnalatori, …) •Sistemi di automazione •Tipologie di interconnessione •Cruscotti (osservazione, monitoraggio, …) •Dati storici (memorizzazione, consolidamento, consultazione, …) •Allarmi (anomalie, superamento soglie, …) •Controllo remoto (comando attuatori, dis/attivazione azioni, modifica set-point, …) •Tendenze (analisi su dati storici, analisi su dati in tempo reale) •Elaborazioni in tempo reale (calcolo grandezze derivate, sensori virtuali, …) •Intelligenza ambientale (comfort, risparmio energetico, applicazione scenari, adattamento dinamico, …) •Integrazione con sistemi informativi
- 41. Nel mondo reale… Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 41 D D D D Dispositivi Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione D Wired Wireless Custom-made Appliance Internet Infrastruttura
- 42. E allora? Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 42 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione
- 43. Una lingua franca Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 43 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Rappresentazione neutrale
- 44. Architetture orizzontali e aperte Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 44 D D D D D D D D D D D D Applicazione Applicazione Applicazione Applicazione Rappresentazione neutrale Funzionalità di base API Driver di interfacciamento ai protocolli Scambio dati Elaborazione real time Scenari Intelligenza Intelligenza Servizi/agenti applicativi