Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη και ανάλυση του τρόπου με τον οποίο τα συστήματα διάχυτου υπολογισμού μπορούν να βελτιώσουν την ποιότητα ζωής των ηλικιωμένων ατόμων και να υποστηρίξουν τις ευπαθείς αυτές ομάδες να απολαμβάνουν μεγαλύτερο βαθμό ανεξάρτητης διαβίωσης.
Η διατριβή διαρθρώνεται σε τέσσερα μέρη με θεωρητικό και τεχνολογικό προσανατολισμό. Στο πρώτο μέρος παρουσιάζεται το θεωρητικό πλαίσιο, οι ορισμοί και οι ταξινομήσεις των υποστηρικτικών τεχνολογιών και αναλύεται ο ρόλος των Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΤΠΕ) στην παράταση της ανεξάρτητης διαβίωσης των ηλικιωμένων ατόμων. Ειδικότερα, στο πρώτο μέρος γίνεται αναλυτική επισκόπηση των εφαρμογών ΤΠΕ που στοχεύουν στην παράταση της ανεξάρτητης διαβίωσης των ηλικιωμένων ατόμων, παρουσιάζονται ερευνητικά έργα σχετικά με «έξυπνες» ιατρικές εφαρμογές, «έξυπνα» υφάσματα, εμφυτεύματα και επιθέματα, διάχυτα περιβάλλοντα υποβοηθούμενης αυτόνομης διαβίωσης και ρομποτικά συστήματα. Ακολούθως, αναλύονται οι προκλήσεις των τεχνολογιών Ambient Assisted Living (AAL) και συγκεκριμένα τα ζητήματα σχεδιασμού, τα τεχνολογικά, κοινωνικά, ηθικά και νομικά ζητήματα, καθώς και θέματα που άπτονται της ασφάλειας και προστασίας των προσωπικών δεδομένων και της προστασίας της ιδιωτικότητας του ηλικιωμένου ατόμου.
Το δεύτερο μέρος της εργασίας περιλαμβάνει τις σχεδιαστικές μεθόδους και τα πρότυπα που ακολουθούνται, σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία, σχετικά με την ανάπτυξη υποστηρικτικών τεχνολογιών, όπως είναι ο Καθολικός Σχεδιασμός ή ο Σχεδιασμός με Επίκεντρο το Χρήστη. Παρουσιάζονται οι φάσεις και οι κρίσιμες παράμετροι κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, όπως η ευχρηστία των συστημάτων και ο βαθμός αλληλεπίδρασης του ηλικιωμένου χρήστη.
Στο τρίτο μέρος της διατριβής παρουσιάζονται οι τεχνολογίες και οι αρχιτεκτονικές των υποστηρικτικών τεχνολογιών. Αλγόριθμοι και υπολογιστικές τεχνικές, αρχιτεκτονικές δικτύων, φορετών (wearables) συστημάτων και «έξυπνων» κατοικιών καθώς και οι τεχνολογίες αισθητήρων, είναι μερικά από τα θέματα που αναλύονται στο τρίτο μέρος της εργασίας.
Το τέταρτο μέρος αφορά το σχεδιασμό, την ανάπτυξη και τον πειραματικό έλεγχο του UbiRoom, ενός πρωτότυπου ασύρματου δικτύου αισθητήρων (WSN), για την απομακρυσμένη και μη παρεμβατική παρακολούθηση των ηλικιωμένων ατόμων. Σημαντικά χαρακτηριστικά του συστήματος είναι η δυνατότητα αναγνώρισης των καθημερινών δραστηριοτήτων (Activities of Daily Living - ADL) των ηλικιωμένων ατόμων μέσω της συλλογής ελάχιστης ποσότητας χαμηλού επιπέδου δεδομένων από τα αισθητήρια όργανα, το χαμηλό κόστος ανάπτυξης και εγκατάστασης, η αξιοποίηση ανοικτών προτύπων, καθώς και η δυνατότητα εγκατάστασης του συστήματος σε κατοικίες ηλικιωμένων ατόμων χωρίς κάποια υποδομή δικτύωσης.
Η δοκιμαστική λειτουργία και ο έλεγχος του συστήματος πραγματοποιήθηκε σε ελεγχόμενο περιβάλλον διώροφης οικίας επαρχιακής πόλης στην οποία συμμετείχαν δυο ομάδες εθελοντών με ρόλους Πρωτογενή και Δευτερογενή Τελικού Χρήστη. Το σύστημα UbiRoom, θα μπορούσε να αποτελέσει υπόβαθρο για μελλοντική έρευνα σχετικά με την ανάπτυξη και αξιολόγηση συστημάτων μηδενικής προσπάθειας του τελικού χρήστη (zero effort) που στοχεύουν στη μη παρεμβατική και απομακρυσμένη παρακολούθηση ευπαθών ομάδων.
Σημεία επέκτασης της εργασίας θα μπορούσαν να αποτελέσουν η ενίσχυση του συστήματος με περισσότερες λειτουργίες παρακολούθησης της υγείας, η υποστήριξη ηλικιωμένων ατόμων με σημαντικές απομοιώσεις των δυνατοτήτων τους, ο συσχετισμός των δεδομένων του φορητού πολυαισθητηριακού κόμβου με τους κόμβους περιβάλλοντος και η περαιτέρω, πιο προηγμένη ανάλυση των δεδομένων καταγραφής, προκειμένου το σύστημα να επιτρέπει την αξιόπιστη ανάλυση της συμπεριφοράς των ηλικιωμένων ατόμων. Μελλοντική αναβάθμιση του συστήματος περιλαμβάνει την υλοποίηση πιο πολύπλοκων αλγορίθμων ανίχνευσης πτώσεων και κατάταξης των κινητικών δραστηριοτήτων των ατόμων, όπου θα αξιοποιείται, εκτός από την επιτάχυνση και η μεταβολή του προσανατολισμού του σώματός τους.
The current thesis focuses on the study and the analysis of the way that ubiquitous computing systems can improve the quality of life of the elderly, as well as on the analysis of the way that the above computing systems support these vulnerable groups towards a greater degree of independent living. The thesis has both a theoretical and a practical orientation, while its is organized in four parts.
The first part of the thesis is devoted to the development of a theoretical-methodological framework for approaching and interpreting the role of the Information and Communication Technologies (ICT) that associated with the extended of elderly peoples independently living. The terminology and the classification of the above technology also reviewed. More specifically, on the first part, of the thesis an analytic review of the application of IT in elderly people's independent living is defined, in order to present the research project on “smart” applications, "smart" fabrics, implants and patches, ubiquitous environment of living and robotic systems. Furthermore, the challenges of AAL technologies is analyzed regarding specific design issues, technological, social, ethical and legal issues as well as matters relating to security and protection of personal data and the protection of the older person's privacy.
The second part of the thesis presents a literature review as regards the design methods and standards adopted for the development of assistive technologies, such as it the Universal Design or the Design of User-Centered. The phases as well as the critical parameters of the design process are presented, such as the usability of the systems and the interaction degree of elderly user.
Τhe third part of the thesis refers to technologies and architectures supporting independent living. Algorithms and computational techniques, network architectures, wearable systems and 'smart' homes as well as sensors and technologies are some of the issues that are reviewed in this part of the thesis.
After that, the fourth part of the thesis contains the design, the development and also the experimental testing of a wireless sensor network (WSN) prototype named UbiRoom. The specific prototype aimed at remote and unobtrusive monitoring of the elderly. Key features of the UbiRoom system is its ability to recognize activities of daily living (ADL) of the elderly by exploiting low-level data collected by its sensors. The low cost of deployment, the use of open-source hardware and the ability of installation in homes without having a networking infrastructure are among the key system features.
The main results from the evaluation of the system with actual users is that the system could be a basis for future research on the development and the evaluation of "zero effort" systems aimed at unobtrusive and remote monitoring of vulnerable groups. Further investigation points of the thesis could be: a) the strengthening of the system with more health monitoring features in order to support older people with significant inability, and b) data fusion between the portable multisensory node and the environmental nodes, in order for the system to analyze reliably the activity of the user. Finally, future research involves system advances by developing more complex algorithms for fall detection and classification of user activities. This advance could be achieved, for example, by combining acceleration data as well as the orientation status of the user.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
Αξιοποίηση Συστημάτων Διάχυτου Υπολογισμού στη Βελτίωση της Ποιότητας Ζωής των Ηλικιωμένων: Θεωρητική Διερεύνηση & Πρωτότυπη Εφαρμογή - Identifier: 71579
Internal display of the 71579 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
