Modelação em contextos de ambient-assisted living

Abstract

Neste relatório de dissertação está descrito o desenvolvimento de uma ontologia para a aplicação em sistemas de assistência à vida humana e todas as etapas adjacentes a este projeto. Está ainda presente uma vista geral da construção deste tipo de soluções, desde a arquitetura do hardware às técnicas de software. As soluções de Ambient- Assited Living (AAL), surgem na necessidade da sociedade em manter pessoas idosas ou com necessidades especiais mais tempo em suas casas, não descurando a sua saúde, mantendo o seu nível de vida. No entanto, devido à sensibilidade do tema ainda não existe nenhuma solução totalmente testada e de fácil implementação nas habitações dos utilizadores. É um tema que requer especial cuidado pois foca-se na interação homemmáquina, sendo que a atuação pode contribuir para um melhoramento do estado físico do utilizador. Existem assim diversos trade-offs a estudar e equacionar ao longo do processo. Por outro lado, o surgimento de técnicas de modelação de dados baseadas em ontologias, promete facilitar a modelação destes complexos ambientes e heterogéneos, facultando uma descrição robusta do domínio em estudo. Neste trabalho, foram estudadas as diversas técnicas a nível de modelação de dados e as arquiteturas em que estas podem assentar. A ontologia é uma destas técnicas e permite a descrição do conhecimento através de axiomas e imposição de relações entre estes. Esta tornou-se uma proposta efetiva para este tipo de sistemas graças ao seu provado valor na Semantic Web. Proporcionam ainda diversas funcionalidades extras face à tradicional implementação baseada em bases de dados, sendo um tema discutido nesta dissertação. Como forma de provar o valor das ontologias para modelação de conhecimento de um domínio, foi também desenvolvida uma ontologia de raiz, a Ont4AAL, onde são modelados os vários aspetos de um ambiente habitacional e a sua interação com os seus utilizadores. Por fim, foram retiradas as principais conclusões e aferido o valor real da utilização de ontologias em AAL.

In this thesis report it is described the development of an Ontology for the application on ambient assisted living systems and all stages required to this project. It is also presented an overview of all techniques concerning this kind of solutions, from hardware techniques to software constrains. AAL solutions came from the social need to keep elderly and special people with special needs at their home, for as long as possible, keeping their health and maintaining their life quality. On the other hand, due to the research social impact there isn’t yet a fully tested solution with easy home installation. This theme requires special attention because it is based on man-machine interactions, making actuation crucial to improve user’s quality of life. Therefore, there are several trade-offs yet to be studied during the process. The emergence of some techniques based on ontologies, promise to help model complex and heterogeneous environments, providing a robust description of a certain domain. In this report were studied several modelling techniques and some architectures on which they can be based. Ontologies are one of those modelling techniques and they allow the description of knowledge, based on axioms and rule assertion. They became a proficient approach to AAL solutions due to its proven value with the Semantic Web. Compared to traditional data based solutions, they outcome in several aspects, bringing some new and interesting features, also discussed on this dissertation. To prove ontologies real capabilities to describe knowledge concerning a certain domain, it was created an ontology made from scratch, the Ont4AAL, where it’s modelled the numerous aspects of a home building and possible interactions with its occupants. To finish the work, were taken the principal conclusions and inferred the real benefits of using ontologies for AAL systems.