approcci ed applicazioni per l’ambient intelligence
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Presentazione tenuta il 28/10/2014 da Fulvio Corno presso il workshop "La rivoluzione dell’Internet of Things: come cambia domotica" del congresso Home and Building 2014.TRANSCRIPT
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
Agenda
Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 2
Dalla domotica all’IoT
E gli utenti?
Ambient Intelligence
Un’esperienza sperimentale
Conclusioni
Domini tecnologici a confronto
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Automazione / Home
Automation / Building
Automation
Domotica / Smart Home /
Smart Building
Smart Devices / Ubiquitous
/ Wearable
Mobile Devices
Clo
ud c
om
puting
Inte
rnet
/ C
onnect
ivity
Internet of Things
Domini tecnologici a confronto
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Automazione / Home
Automation / Building
Automation
Domotica / Smart Home /
Smart Building
Smart Devices / Ubiquitous
/ Wearable
Mobile Devices
Clo
ud c
om
puting
Inte
rnet
/ C
onnect
ivity
Internet of Things
Integrazione
Integrazione
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)
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Conquistare l’utente di IoT
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Smart Home
Impianti e componenti elettrici
Elettronica di
consumo
Informatica
Telecomunicazioni
Impianti di automazio
ne
Sistemi di sorveglianz
a
Elettrodomestici
intelligenti
Servizi on-line
Controllare il
mercato delle Smart
Home e dell’IoT fa
gola ai produttori di
…
Possiamo
parlarne?
Anche se…
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RS-485
Home
Automation
Building Automation
Informatica
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»
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http://xkcd.com/927/
Domini tecnologici a confronto
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Automazione / Home
Automation / Building
Automation
Domotica / Smart Home /
Smart Building
Smart Devices / Ubiquitous
/ Wearable
Mobile Devices
Clo
ud c
om
puting
Inte
rnet
/ C
onnect
ivity
Internet of Things
IoT Applications
(IoT) Users
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
Clo
ud c
om
puting
Inte
rnet
/ C
onnect
ivity
Internet of Things
IoT Applications
(IoT) Users
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.”
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Ambient Intelligence è più che Domotica
AmI
Sensitive
Responsive
Adaptive
Transparent
Ubiquitous
Intelligent
Ambient Intelligence Verona, 28/10/2014 12
Sensing (persona, wearable)
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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, …
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
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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?
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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…
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Non corriamo con le tecnologie
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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
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
Info, materiale, lezioni
Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 26
http://bit.ly/polito-ami http://www.youtube.com/pla
ylist?list=PLqRTLlwsxDL-
ikzLwzQIS_R2YojZMvmJW
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
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
Risultati
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10 progetti
Domini
applicativi
diversi Approccio
multi
disciplinare
Creatività,
entusiamo,
tecnologia Dall’idea al
prototipo
funzionante
Coinvol-
gimento
utenti
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 ★ ★★ ★ ★ ★★★ ★
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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
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
+39 011 090 7053
Licenza d’uso
Verona, 28/10/2014 Ambient Intelligence 39
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Commons “Attribuzione-Non commerciale-Condividi allo
stesso modo 2.5 Italia”
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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/
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
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
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
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
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