Auswahlmethoden zur dynamischen Geräteverknüpfung

Type: Masterarbeit
Status: Offen
Beginn: Sofort
Student: N.N.
Tutor: Börge Kordts
Supervisor: Prof. Dr.-Ing. Andreas Schrader

Forschungsgebiet


Neuen Paradigmen folgend werden Computer zunehmend in das Ambiente integriert. Das eröffnet neue Möglichkeiten, stellt Entwickler ambienter Systeme aber auch vor neue Herausforderungen. Insbesondere die Benutzungsschnittstellen müssen bei solchen Systemen, beispielsweise durch den Einsatz von Affordanzen, besonders berücksichtigt werden, da Interaktionsmöglichkeiten nicht mehr offensichtlich sind.

Im ACTIVATE-Forschungsprojekt, an dem das ITM beteiligt ist, werden neue Interaktionsformen und vernetze Geräte in einem klinischen Kontext eingesetzt, um die Situation für Patienten und Personal zu verbessern (beispielsweise eine Belastungsreduktion der Patienten durch eine vereinfachte Kommunikation mit Pflegekräften). Eine Interaktion mit dem Ambiente auch hinsichtlich der speziellen Bedürfnisse der Nutzer, wie beispielsweise eingeschränkte Motorik und Ansprechbarkeit, steht daher im Vordergrund. Wichtig ist auch, dass den Patienten durch das Personal eine bedarfsgerechte Auswahl an IoT-Geräten zur Verfügung gestellt wird.

In ambienten Systemen stehen typischerweise eine Vielzahl unterschiedlicher Ein- und Ausgabegeräte zur Verfügung. Das dynamische Verknüpfen unterschiedlicher Sensoren mit Aktoren (beispielsweise das Steuern einer Philips-Hue-Lampe mittels eines Myo-Armbands) wurde bereits im Rahmen von Ambient Reflection realisiert. Das Ambient Reflection-Framework erstellt basierend auf den verknüpften Geräten zusätzlich dynamische Anleitungen, welche auf geeigneten Ausgabegeräten dargestellt werden können, um so den Nutzern des ambienten Systems ein Verständnis für Interaktionsmöglichkeiten zu geben. Die Verknüpfungen können auf unterschiedliche Art reguliert werden. Insbesondere ist es auch möglich, einige Geräte nicht in die Verknüpfung einzubeziehen (beispielsweise sollen im ACTIVATE-Szenario nicht die Geräte des Zimmernachbarn gesteuert werden können). Aktuell erfolgt dies durch starre Konfigurationen, zukünftig können jedoch diverse Auswahlmethoden angewandt werden, um diese Konfiguration zu erzeugen. Beispielsweise könnte eine Konfigurations-App eingesetzt werden, um durch Scannen von an den Geräten angebrachten Barcodes eine Auswahl zu treffen. Die App würde diese Zusammenstellung anschließend an Ambient Reflection weitergeben und so eine tatsächliche Verknüpfung erzeugen.

Thema der Arbeit/Aufgabenstellung

Im Rahmen der Arbeit sollen unterschiedliche Methoden zur Geräteauswahl für dynamische Verknüpfungen untersucht werden. Des Weiteren soll ein Konzept für ein Verknüpfungssystem basierend auf einer der Methoden erstellt und prototypisch implementiert werden.


Folgende Fragestellungen sollen im Rahmen der Arbeit beantwortet werden:

  • Welche Methoden eignen sich, um eine Auswahl von Geräten zu treffen, die miteinander agieren sollen?
  • Wie können sinnvolle Sensor-Aktor-Paare ermittelt und ausgewählt werden?

Dabei stehen folgende Punkte im Vordergrund:

  • Evaluation der Auswahlmethoden
  • Konzeption eines erweiterbaren und plattformunabhängigen Auswahlsystems
  • Prototypische Implementierung des Systems (beispielsweise unter Verwendung von Ambient Reflection oder Ambient Dynamix)
  • Evaluation der Implementierung

Voraussetzungen

Kenntnisse in der Programmierung mit Java werden vorausgesetzt.

Das Kleingedruckte

Nach Einarbeitung und Umsetzung ist die geleistete Arbeit in der eigentlichen Ausarbeitung sorgfältig zu dokumentieren. Der implementierte Code ist selbstverständlich vollständig zu kommentieren. Die Ergebnisse werden quelloffen, beispielsweise unter den Bedingungen der Apache-Lizenz 2.0, veröffentlicht. Es sind die Regeln zur Erstellung von wissenschaftlichen Arbeiten des Instituts zu beachten. Die Installation des Systems sollte einfach reproduzierbar sein. Dazu gehört ein Docker-Image für das Projekt sowie eine ausführliche Beschreibung der Installationschritte.