SafeHomeHealthCare: Interference-free Home Health-Care Smart Spaces using Search Algorithms and Meta-Reality Reflection

Sumário executivo

Contexto: O contexto deste projeto é a crescente necessidade de apoio automatizado à prestação de cuidados de saúde a doentes e idosos no domicílio, que lhes possa proporcionar mais conforto e segurança, reduzindo simultaneamente o custo global do sistema de saúde. Os espaços inteligentes (smart spaces) têm potencial para proporcionar esse apoio automatizado, como numerosos projetos demonstraram [Anliker04, Moulton04, Quarrie07, Baker07, Gonçalves09] e como sublinha uma recente iniciativa europeia de financiamento à investigação em Ambient Assisted Living (http://www.aal-europe.eu/).

O problema da interferência: Os espaços inteligentes (também conhecidos como ambientes de computação pervasiva ou ubíqua) podem ser vistos como um conjunto de dispositivos e infraestruturas dispersos, ricos em sensores, atuadores, capacidade de computação e de comunicação, no qual pode ser acrescentada nova funcionalidade através da introdução de novos dispositivos. Um aspeto importante na gestão de espaços inteligentes é compreender até que ponto um novo dispositivo introduzido num espaço inteligente pode interferir com os dispositivos que já existem nesse espaço [Edwards01, Davies02, Morla06]. No domínio das telecomunicações, este problema é conhecido como o problema da interação de funcionalidades (feature interaction) [Calder03], em que funcionalidades acrescentadas à rede telefónica para a tornar mais inteligente (p. ex., o reencaminhamento de chamadas) podem interagir entre si de formas inesperadas. Tratar a interferência em espaços inteligentes para cuidados de saúde no domicílio é especialmente crítico devido ao fator vida humana; p. ex., um dispositivo pode ser impedido de transmitir dados de saúde importantes devido à interferência eletromagnética gerada por outros dispositivos; um dispositivo de monitorização da temperatura corporal pode ser afetado por aparelhos de aquecimento; e os utilizadores podem ser distraídos da toma dos seus medicamentos por um dispositivo multimédia.

Soluções existentes: Embora o problema da interferência seja crítico para os espaços inteligentes em geral e para os espaços de cuidados de saúde no domicílio em particular, controlar a interferência nestes espaços não é óbvio [Edwards01, Davies02]. Existem diferentes soluções para tratar formas específicas de interferência – das quais a mais conhecida é provavelmente a interferência eletromagnética. Nos espaços inteligentes, no entanto, a interferência tem de ser considerada em diferentes camadas – desde a física à de rede, de aplicação e de utilizador – e entre dispositivos altamente dinâmicos, o que torna o problema consideravelmente mais complexo. A interferência já foi estudada especificamente para espaços inteligentes [Gajos01, Kolberg03, Shankar06, Morla07a, Tuttlies07], mas sem produzir resultados totalmente satisfatórios. Isto deve-se sobretudo ao foco em camadas específicas do espaço inteligente [Gajos01, Kolberg03, Shankar06], ao facto de se considerar o acesso a recursos e não o comportamento dos dispositivos [Gajos01, Kolberg03, Tuttlies07], e ao foco, p. ex., no desenho de estudos com utilizadores e não no desenvolvimento de espaços inteligentes [Morla07a].

Uma abordagem inovadora: O objetivo deste projeto é desenvolver e avaliar uma abordagem inovadora, baseada em reflexão de meta-realidade e em algoritmos de pesquisa, que ajude a encontrar e implementar configurações de espaços inteligentes de cuidados de saúde livres de interferência. Para atingir este objetivo, iremos:
1) utilizar reflexão para reificar dinamicamente a estrutura e o comportamento dos espaços inteligentes num metamodelo de realidade virtual e refletir as alterações do metamodelo de volta no espaço inteligente;
2) utilizar algoritmos de pesquisa para navegar de forma eficiente no espaço de configurações do metamodelo e encontrar configurações livres de interferência para sistemas inteligentes de cuidados de saúde.

Metodologia: Este projeto terá três tarefas. As duas primeiras tarefas terão um contributo conceptual, através da análise e do desenho do modelo paramétrico de meta-realidade baseado em reificação dinâmica e da utilização de algoritmos de pesquisa para encontrar configurações livres de interferência. Serão também produzidas ferramentas baseadas em software de mundos virtuais para suportar estes contributos. Embora casos de uso simples definidos nestas tarefas ajudem no desenho e na avaliação, a validação destes contributos ocorrerá sobretudo na tarefa 3, na qual será concebido e implementado um espaço inteligente real de cuidados de saúde.

Equipa do projeto. A equipa do projeto tem experiência nas questões transversais da implementação de espaços inteligentes e da interferência [Morla06, Morla07a], em mundos virtuais [Morla07b,Lopes08], em reflexão [Moreira04] e em cuidados de saúde [Gonçalves09]. Os projetos recentes do IR incluem um projeto financiado pela FLAD-NSF sobre prototipagem de computação pervasiva com recurso a mundos virtuais, em colaboração com a UC Irvine, e um projeto financiado pela ADI, no âmbito da Rede de Competência em Mobilidade, sobre a interligação de dispositivos vestíveis de monitorização de saúde com mundos virtuais.

Resultados esperados: Os resultados de investigação deste projeto consistem em determinar até que ponto esta abordagem consegue tratar a interferência e é melhor do que as abordagens existentes, e qual o seu desempenho num espaço inteligente de cuidados de saúde no domicílio. À medida que a idade média em Portugal e no mundo aumenta, muitas empresas portuguesas têm investido em cuidados de saúde no domicílio e em entretenimento para o lar (p. ex., BioDevices, YDreams), e acreditamos que os resultados científicos deste projeto poderão ser utilizados em benefício da expansão dos mercados nacionais e internacionais destas empresas.

Colaboradores:

Prof. Dr. Ricardo Morla

Prof. Dr. Rui Silva Moreira

Investigadores doutorandos:

Christophe Soares

Carlos Velasquez

Andreia Sousa

Luis Moreira