Kontextgetriebene Software as a Service im Bereich Ambient Assisted Living

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1 Kontextgetriebene Software as a Service im Bereich Ambient Assisted Living MASTER-THESIS vorgelegt am: im Studiengang Advanced Computer Science Master Name: Carina Fredrich, B.Sc. Matrikelnummer: Bearbeitungszeitraum: bis Erstbetreuer: Prof. Dr. Christoph Reich Zweitbetreuer: Hendrik Kuijs, M.Sc.

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3 Danksagung Die vorliegende Arbeit entstand im Rahmen meiner Master-Thesis an der Hochschule Furtwangen University und bildet den Abschluss meines Studiums. Für das interessante Thema und die sehr gute Betreuung danke ich recht herzlich Herrn Prof. Dr. Reich und Herrn Kuijs, die sich bei all meinen Belangen immer viel Zeit für mich genommen haben. Außerdem möchte ich mich bei meiner Familie und meinen zukünftigen Schwiegereltern für ihre Unterstützung während dieser Arbeit bedanken. In besonderem Maße danke ich hierbei meinem Verlobten Arne Rosencrantz.

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5 I Abstract Diese Master-Thesis beschäftigt sich mit kontextsensitiven Services im Bereich Ambient Assisted Living (altersgerechte Assistenzsysteme) und ist Teil des Forschungsprojekts PCEICL (Person Centered Environment for Information, Communication and Learning). Zunächst wurden andere Arbeiten untersucht, die sich mit Kontextsensitivität in der AAL-Domäne befassen. Infolge dieser Untersuchungen entstand eine Ontologie, die es ermöglicht, Benutzerprofile zu erfassen und zu speichern, aber auch Beziehungen zwischen den einzelnen Informationen herzustellen. Dadurch kann eine starke und effiziente Personalisierung von Services der PCEICL-Plattform realisiert werden. Die durch die Ontologie erreichte effektive Nutzung der Daten wurde anhand der Konzeption eines Eingabeassistenten für Benutzerprofile aufgezeigt.

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7 Inhaltsverzeichnis III Inhaltsverzeichnis Abstract Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis I IV VI 1 Einleitung Das Forschungsprojekt PCEICL Ziel der Arbeit Aufbau der Arbeit Verwandte AAL-Projekte SOPRANO universaal MobileSage Kontextsensitivität Kontext Kontextsensitivität Kontextmodellierung Key-Value-Modelle Objektorientierte Modelle ContextUML Ontologie-basierte Modelle Ontologien Definition Anwendung Web Ontology Language und Protégé Grundkonzept Klassen und Instanzen Rollen Restriktionen PCEICL Szenario 45

8 IV Inhaltsverzeichnis 5.1 Hauptszenario Teilszenario: Personalisierung der Plattform Teilszenario: Familie Teilszenario: Heimatmuseum Teilszenario: Gesundheit Teilszenario: Modelleisenbahnclub PCEICL-Ontologie Vorgehen Überblick Genauere Betrachtung Benutzerprofil-Eingabeassistent Erste Schritte Gesundheits- und andere Profilinformationen Systemeinstellungen und der AAL App Store Fazit und Ausblick 85 Literaturverzeichnis 89 A Anhang 93 A.1 CD A.2 Klassen der PCEICL-Ontologie Eidesstattliche Erklärung 97

9 Abbildungsverzeichnis V Abbildungsverzeichnis 1.1 Prognose des Bevölkerungsanteils älterer Menschen Umfrage zur besten Pflegeform für ältere Menschen Umfrage zu den wichtigsten Bedingungen für Selbstständigkeit im Alter SOPRANO Ambient Middleware Kernkonzepte und Beziehungen der SOPRANO Kontext-Ontologie Die universaal-plattform Konzept der MobileSage-Ontologie Komponenten des Help-On-Demand-Service von MobileSage Beispiel für ein objektorientiertes Modell Vergleich verschiedener Modellierungsarten für Kontext Beispiele für Klassen, Individuen und Rollen Beispiel für Unter- und Oberklassen in OWL Beispiele für Object und Datatype Properties in OWL Beispiele für Domain und Range einer Property in OWL Beispiel für eine Property und ihre zugehörige Inverse in OWL Beispiel für eine funktionale Property in OWL Unterschied zwischen einer primitiven und definierten Klasse Use-Case-Diagramm des PCEICL Szenarios Use-Case-Diagramm des Teilszenarios Personalisierung der Plattform Use-Case-Diagramm des Teilszenarios Familie Use-Case-Diagramm des Teilszenarios Heimatmuseum Use-Case-Diagramm des Teilszenarios Gesundheit Use-Case-Diagramm des Teilszenarios Modelleisenbahnclub Überblick über die Grundkonzepte der PCEICL-Ontologie Klasse Person Klasse PersonalInformation Klasse Contact Klasse User Klasse Interest Klasse AdditionalInformation... 64

10 VI Abbildungsverzeichnis 6.8 Klasse Capability Klasse Education Klasse SystemInformation Klasse Account Klasse HealthCondition Beispielsuche ICD-Code für Alterssichtigkeit Klasse Medication Klasse History Startfenster des Eingabeassistenten Schritt 1 - Persönliche Informationen Schritt 2 - Kontakte importieren Schritt 2 - Kontakte anlegen Schritt 3 - Gesundheitsinformationen Schritt 4 - Fähigkeiten Schritt 5 - Interessen und Aktivitäten Schritt 6 - Vorlieben Schritt 7 - Systemeinstellungen Plattform Schritt 8 - Systemeinstellungen Dienste AAL App Store Installation eines Dienstes über den AAL App Store A.1 Klassen der PCEICL-Ontologie... 96

11 1. Einleitung 1 1 Einleitung Laut der Prognose des statistischen Bundesamts vom Juni 2011 wird der Bevölkerungsanteil älterer Menschen immer größer (Abbildung 1.1). Waren 2009 noch 21% aller Deutschen 65 Jahre oder älter, werden es 2060 schon 34% sein. Die Prognose zeigt aber auch, dass die Menschen ein immer höheres Lebensalter erreichen. So steigt der Anteil der Bevölkerung ab 85 Jahren von 2% im Jahr 2009 schon auf 9% im Jahr Abbildung 1.1: Prognose des Bevölkerungsanteils älterer Menschen 1 1 Quelle: aufgerufen am

12 2 1. Einleitung Die immer älter werdende Gesellschaft ist außerdem der Meinung, dass ein Leben im häuslichen Umfeld einem Leben im Pflegeheim vorzuziehen ist. Dies belegt eine Umfrage der europäischen Kommission aus dem Jahr 2010 (siehe Abbildung 1.2), in der 28% aller Deutschen der Meinung sind, dass ältere Menschen am besten zuhause von einem Pflegedienst betreut werden sollten. 25% sind sogar dafür, dass die Kinder die Pflege der Eltern übernehmen sollten. Doch dies ist sicher in den meisten Fällen nicht einfach und stellt oft eine starke Belastung dar. Abbildung 1.2: Umfrage zur besten Pflegeform für ältere Menschen 2 2 Quelle: aufgerufen am

13 1. Einleitung 3 Abbildung 1.3: Umfrage zu den wichtigsten Bedingungen für Selbstständigkeit im Alter 3 Als eine der wichtigsten Bedingungen, die ein Leben im häuslichen Umfeld für lange Zeit ermöglichen, sehen viele den Einsatz altersgerechter Technik und das noch vor baulichen Maßnahmen zur Barrierefreiheit (siehe Abbildung 1.3). Das bedeutet, dass Assistenzsysteme benötigt werden, die die zu Hause lebenden älteren Menschen, aber auch ihre Angehörigen bei alltäglichen Aufgaben unterstützen und ihnen auch in Notsituationen helfen können. Das Forschungs- und Arbeitsgebiet, das sich mit solchen Assistenzsystemen beschäftigt, nennt sich Ambient Assisted Living und wird von der 3 Quelle: aufgerufen am

14 4 1. Einleitung DKE 4 in ihrer deutschen Normungs-Roadmap AAL von 2012 [DKE12] wie folgt definiert: Ambient Assisted Living umfasst als ein hybrides Produkt eine technische Basisinfrastruktur im häuslichen Umfeld und Dienstleistungen durch Dritte mit dem Ziel des selbstständigen Lebens zuhause. AAL ist ein sehr junges und hochaktuelles Forschungsgebiet, das sehr viele verschiedene Spezialgebiete miteinander verbindet. So arbeiten Menschen aus dem medizinischen Bereich mit anderen aus dem technologischen, soziologischen und wirtschaftlichen Bereich zusammen, um gemeinsam den Komfort für ältere Menschen in ihrem häuslichen Umfeld zu erhöhen. Dabei soll Assistenz in den Domänen Kommunikation, Mobilität, Selbstversorgung und häusliches Leben erreicht und möglichst unaufdringlich in das alltägliche Leben integriert werden.[dke12] Viele vergangene und auch aktuelle Forschungsprojekte beschäftigen sich mehr mit den negativen Aspekten der Assistenz, wie beispielsweise der Reaktion auf Notfallsituationen (Sturz, Feuer, usw.) und der Überwachung des Gesundheitszustands. Positive Unterstützung bei der sozialen Integration ist bislang weniger stark vertreten. Viele ältere Menschen leben allein zu Hause und sind aufgrund ihres gesundheitlichen Zustands oft eingeschränkt, was die Teilnahme am sozialen Leben außerhalb der eigenen vier Wände betrifft. Das Forschungsprojekt PCEICL (Person Centered Environment for Information, Communication and Learning), in dem diese Masterthesis angesiedelt ist, beschäftigt sich mit genau diesem Aspekt und versucht eine Lösung für die bessere soziale Integration zu finden. 1.1 Das Forschungsprojekt PCEICL Das Forschungsprojekt PCEICL ist Teil des Zentrums für Angewandte Forschung an Fachhochschulen Assistive Systeme und Technologien zur Sicherung sozialer Beziehungen und Teilhabe für Menschen mit Hilfebedarf (ZAFH-AAL). ZAFH-AAL wurde 2013 gegründet und steht unter der Leitung der Hochschule Furtwangen University. 4 Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE

15 1. Einleitung 5 Weitere Kooperationspartner sind die Hochschule Ravensburg-Weingarten, die katholische Hochschule Freiburg, Universität Freiburg IMTEK und das Forschungszentrum Informatik Karlsruhe. Somit kommen auch hier verschiedenste Fachbereiche zusammen wie die Ingenieurwissenschaften, die Informatik, die Soziologie, die Pflegewissenschaft und die Gerontologie 5. Die Laufzeit des Projekts beträgt 3 Jahre. Es wird vom Land Baden-Württemberg unterstützt.[kun13] Das Ergebnis des PCEICL-Projekts soll eine altersgerechte Kommunikations-, Informations- und Lernplattform sein. Die Plattform wird dabei auf die Bedürfnisse des jeweiligen Benutzers zugeschnitten. Um die Bedürfnisse zu ermitteln, Anforderungen an das System zu definieren, das Design und das zu entwickelnde System zu evaluieren, wird das Projekt von Sozialwissenschaftlern und Gerontologen der Verbundpartner begleitet. Die Nutzer der Plattform sollen unter anderem dabei unterstützt werden, soziale Kontakte pflegen oder sogar neu aufzubauen zu können. Dabei können Kontakte beispielsweise Familienmitglieder, Freunde und Bekannte, Ärzte, Vereinsmitglieder oder auch Dienstleister wie Pflegepersonen sein. Die Kommunikation soll dabei individuell über verschiedene Kanäle erfolgen, die von Mail, Chat und Videotelefonie über soziale Netzwerke reichen können. Weitere Unterstützung erhält der Benutzer bei der Informationssuche. Das System soll automatisch nach für den Benutzer relevanten Informationen suchen, diese filtern und entsprechend den Bedürfnissen des Benutzers aufbereiten. Relevante Informationen können dabei beispielsweise Neuigkeiten zu den Hobbys der Person oder zu Nebenwirkungen zu deren Medikamenten sein. Außerdem soll eine Lernumgebung entstehen, die auf der Kommunikations- und Informationsassistenz aufbaut und genau auf die jeweilige Person zugeschnitten ist. Zu prüfen ist hierbei, inwiefern aktuelle Methoden des E-Learnings auf den Bedarf älterer Menschen anzupassen sind. Alle einzusetzenden Services werden mittels Technologien wie Cloud Computing und Service Oriented Architecture (SOA) bereitgestellt. Dabei sollen vor allem existierende Services eingebunden und keine neuen Services entwickelt werden. Es gilt also zu prüfen, welche bestehenden Services in die Plattform integriert und für den jeweiligen 5 Fachgebiet, auf dem die Alterungsvorgänge im Menschen unter biologischem, medizinischem, psychologischem und sozialem Aspekt erforscht werden; Alternsforschung Quelle: aufgerufen am

16 6 1. Einleitung Benutzer angepasst werden können, das heißt, welche Services entsprechende APIs 6 zur Verfügung stellen. Das Hauptmerkmal der Plattform soll aber in der Personalisierbarkeit liegen. Dazu erfasst das System den Kontext des Benutzers und passt die Benutzeroberfläche, aber auch die Logik des Systems, zum Beispiel bei der Informationssuche, dem Kontext, also den Bedürfnissen, den Interessen und dem Gesundheitsstatus (Sehschwäche, Schwerhörigkeit, leichte Demenz, usw.) des Benutzers an. 1.2 Ziel der Arbeit Im Ambient Assisted Living Bereich wird Kontextsensitivität bislang vor allem dazu genutzt, die Umgebung des Benutzers zu analysieren, um auf Notfallsituationen reagieren zu können. Daher wird in der AAL-Domäne unter Kontext oft nur die Umgebung des Benutzers und nicht der Benutzer selbst mit seinen Interessen und Bedürfnissen verstanden. Die soziale Integration von älteren Menschen, die oft in ihrer Mobilität eingeschränkt sind und daher nicht mehr regelmäßig am öffentlichen Leben teilhaben können, wird nur selten betrachtet. Um für diesen positiven Aspekt der Unterstützung hilfreiche Services anbieten zu können, bedarf es eines anderen Verständnisses von Kontext, das den Benutzer und seine Bedürfnisse in den Mittelpunkt stellt. Ziel dieser Arbeit ist es daher, folgende Frage zu beantworten: Wie müssen Kontextinformationen modelliert werden, um eine gute Personalisierung von Services zur besseren Unterstützung bei der Kommunikation, bei der Informationsbeschaffung und beim Lernen für ältere Menschen zu erreichen? Um diese Frage beantworten zu können, wird zunächst erläutert, was Kontext bzw. Kontextsensitivität überhaupt bedeutet und welchen Einsatzzweck diese bei der Softwareentwicklung erfüllen. Außerdem werden verwandte Projekte aus dem Ambient Assisted Living Bereich vorgestellt, die Kontextsensitivität in ihren Systemen einsetzen. Anhand dieser werden das unterschiedliche Verständnis des Begriffes Kontext und die Unterschiede zum PCEICL-Projekt ersichtlich. Für die Beantwortung der Frage wird die geeignetste Modellierungsart für Kontext ermittelt und untersucht, welche Kontextdaten für auf die soziale Integration fokussierte 6 Application Programming Interface

17 1. Einleitung 7 Services notwendig sind. Dabei werden vor allem die Abhängigkeiten zwischen den ermittelten Kontextinformationen betrachtet. 1.3 Aufbau der Arbeit In dieser Master-Thesis werden zunächst in Kapitel 2 einige verwandte Projekte aus dem Ambient Assisted Living Bereich vorgestellt. In Kapitel 3 wird definiert, was Kontext und Kontextsensitivität ist. Außerdem werden hier verschiedene Verfahren vorgestellt, mit denen Kontext modelliert werden kann. In Kapitel 4 werden Grundlagen zum Thema Ontologien erläutert. Zu diesen Grundlagen gehört eine Definition des Begriffs Ontologie und eine Beschreibung verschiedener Anwendungsszenarien von Ontologien. Am Ende des Kapitels werden noch einige grundlegende Konzepte der Web Ontology Language vorgestellt. Im Anschluss werden dann in Kapitel 5 Use Cases vorgestellt, die den Einsatz und die Funktionen der PCEICL-Plattform an einem Beispiel veranschaulichen. In Kapitel 6 wird die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Ontologie präsentiert. Hierzu wird zunächst das Vorgehen bei der Konzeption und Modellierung beschrieben, bevor dann die Ontologie mit ihren Konzepten und Beziehungen veranschaulicht wird. Des Weiteren wird in Kapitel 7 der Entwurf eines Eingabeassistenten für die Benutzerprofile vorgestellt, der beispielhaft den Einsatz der Ontologie aufzeigt. Zum Schluss werden die Ergebnisse der Arbeit zusammengefasst und es wird ein Ausblick auf mögliche weitere Arbeiten im Rahmen des Forschungsprojekts PCEICL gegeben.

18 8 1. Einleitung

19 2. Verwandte AAL-Projekte 9 2 Verwandte AAL-Projekte In diesem Kapitel werden verwandte Projekte aus dem AAL-Forschungsbereich vorgestellt. Alle Projekte nutzen zur Optimierung der Assistenz für ältere Menschen den Kontext des Benutzers. Dabei wird der Begriff Kontext allerdings unterschiedlich aufgefasst. Bei den Recherchen zu dieser Masterthesis wurde festgestellt, dass die meisten AAL-Projekte Kontext als die Umgebung des Benutzers verstehen und nicht als Informationen über den Benutzer selbst, wozu die Umgebung natürlich auch gehört. Das PCEICL-Projekt legt den Fokus allerdings mehr auf den Benutzer, um die Plattform seinen Bedürfnissen anpassen zu können. 2.1 SOPRANO [KSL07][SWKB09] SOPRANO bedeutet Service Oriented PRogrammable smart environments for Older Europeans und ist ein Projekt des 6. Forschungsrahmenprogramms der europäischen Kommission. Seit 2007 waren in 40 Monaten Laufzeit 20 Partner aus 7 europäischen Ländern beteiligt. Das Software-Produkt von SOPRANO wurde vom Projekt OpenAAL weiterentwickelt und als freie Software auf ihrer Homepage 7 der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt [WSO + 10]. Ein weiteres Nachfolgeprojekt ist universaal, welches in Kapitel 2.2 kurz vorgestellt wird. Kern des Projekts war die Entwicklung der SOPRANO Ambient Middleware (SAM). SAM empfängt Befehle vom Benutzer oder Daten von den Sensoren, reichert diese semantisch an und ermittelt entsprechende Reaktionen, die dann über die Aktoren im 7 aufgerufen am

20 10 2. Verwandte AAL-Projekte Haus ausgeführt werden. Dabei können unterschiedlichste Sensoren eingesetzt werden: Rauch oder Temperatur-Sensoren, Sensoren, die ermitteln, ob eine Tür offen oder geschlossen ist, Körpersensoren oder auch zum Beispiel RFID 8 -Sensoren, die den Aufenthaltsort des Benutzers bestimmen. Aktoren können beispielsweise Sprachsynthesizer, TV-Geräte mit Avatar-Figuren, Notrufe oder Regler zum An- bzw. Abschalten von Geräten sein. Als Designansatz wurde ein Ontologie-zentrierter Ansatz gewählt. Das bedeutet, dass zunächst eine Ontologie 9 entwickelt wurde, an deren Richtlinien sich die daraufhin entwickelten Systemkomponenten in Bezug auf Design, Kommunikation und Datenstrukturen halten müssen. Die Ontologie stellt außerdem die Brücke zwischen dem technischen System und dem meist nicht technisch versierten Benutzer dar. Auch die PCEICL-Ontologie, die in Kapitel 6 vorgestellt wird, stellt die Basis für weitere Entwicklungen der Systemkomponenten der PCEICL-Plattform dar. Aufbauend auf den Konzepten der Ontologie werden im Laufe des Projekts Services und Applikationen entwickelt, die sich den Bedürfnissen des Benutzers anpassen. Die Ontologie wird zentral gespeichert. Sie liefert alle notwendigen Informationen für alle Services und Applikationen, die die Plattform bietet. 8 radio-frequency identification 9 Der Begriff Ontologie wird von T. Gruber in [Gru93] wie folgt definiert: An ontology is an explicit specification of a conceptualization.. Näheres zu Ontologien findet sich in Kapitel 4

21 2. Verwandte AAL-Projekte 11 Abbildung 2.1: SOPRANO Ambient Middleware 10 Die SOPRANO Ambient Middleware besteht aus drei Hauptkomponenten: dem Context Manager, dem Procedural Manager und dem Composer. Der Context Manager erfasst zunächst sämtliche Umgebungsinformationen des Benutzers, also seinen Kontext. Dieser wird von Sensoren oder auch vom Benutzer selbst über Eingaben direkt ins System geliefert. Die gesammelten Daten werden dann vom Context Manager analysiert, kombiniert und durch semantische Anreicherung in eine höhere Abstraktionsebene übersetzt. Dabei muss das System vor allem auf fehlerhafte Daten, also beispielsweise sich widersprechende Sensorinformationen, entsprechend reagieren. In Abbildung 2.1 wird eine Statusänderung vom Türsensor (Tür offen) an den Context Manager geschickt. Dieser erfasst nun weitere Kontextinformationen. Dabei erkennt er mit Hilfe der Regelbasis, dass die assistierte Person in Begriff ist das Haus zu verlassen, obwohl ein Fenster noch offen ist und der Wasserkocher noch an ist. Diese Information schickt er in Form eines Events an den Procedural Manager. Der Procedural Manager empfängt dieses Event und wählt eine passende Systemre- 10 Quelle: aufgerufen am

22 12 2. Verwandte AAL-Projekte aktion aus. Hierzu stehen ihm eine Reihe von vordefinierten Prozess-Templates zur Verfügung, die jeweils eine Reihe von abstrakten Service-Aufrufen enthalten anstatt konkreter Service-Bindings. Durch diese Abstraktion der Services ist das System flexibel, herstellerunabhängig und erweiterbar. Im Beispiel aus Abbildung 2.1 hat der Procedural Manager eine abstrakte Prozessbeschreibung generiert, der die Person über die Problematik mit dem offenen Fenster und dem angeschalteten Wasserkocher informieren soll. Der abstrakte Plan wird nun an den Composer weitergereicht. Dieser ist dafür zuständig, die abstrakten Service-Aufrufe in konkrete umzusetzen. Dazu sucht er passende Services aus seiner OSGi 11 Service-Registry heraus und ruft diese in der geforderten Reihenfolge mit den benötigten Parametern auf. In Abbildung 2.1 setzt der Composer den abstrakten Plan zur Warnung der Person in die konkreten Ausgaben auf den vorhandenen Geräten um. Er gibt Warnmeldungen sowohl über Lautsprecher als auch über einen Touchscreen, der sich an der Haustür befindet, aus und macht die assistierte Person somit auf das offene Fenster und den angeschalteten Wasserkocher aufmerksam. 11 Die OSGi Alliance spezifiziert ein dynamisches Komponentensystem für Java, mit Hilfe dessen Service-Anwendungen angeboten und verwaltet (Service-Registry) werden können. aufgerufen am

23 2. Verwandte AAL-Projekte 13 Abbildung 2.2: Kernkonzepte und Beziehungen der SOPRANO Kontext-Ontologie 12 Wie bereits erwähnt, wurde als Vertrag zwischen den Komponenten der SOPRANO Ambient Middleware eine Ontologie entwickelt, die das System vor allem erweiterbar und herstellerunabhängig gestaltet. In dieser Ontologie wurde der Status als zentrales Konzept gewählt, da die meisten aller Prozesse im System auf Statusänderungen beruhen. Beispielsweise liefern Sensoren Statusmeldungen, Kontextänderungen finden statt und die kontextsensitive Systemreaktion wird durch Statusänderungen der Aktoren erreicht. In Abbildung 2.2 werden die Kernkonzepte und Beziehungen der SO- PRANO Kontext-Ontologie aufgezeigt. Der Status wird hier als zentrale Eigenschaft (Property) dargestellt ( has-state ). Von has-state abgeleitet sind spezifischere Statusinformationen, wie has-person-state, die zum Beispiel den Gesundheitsstatus, den 12 Quelle: [KSL07]

24 14 2. Verwandte AAL-Projekte Aufenthaltsort oder Vitalparameter einer Person repräsentieren, has-environmentalparameter für umgebungsspezifische Angaben, wie Wetter, Rauch oder Temperatur, oder auch has-device-status für Statusinformationen der Sensoren und Aktoren. Zur Vermeidung unerwünschten Verhaltens des Systems existieren zu jeder Instanz der has-state -Property Informationen über dessen Gültigkeitszeitraum und dessen Vertrauenswürdigkeit. Insgesamt konzentriert sich die SOPRANO-Ontologie auf die Umgebung (Sensoren, Aktoren, Lokation, usw.) der assistierten Person, um dieser bei alltäglichen Ereignissen, vor allem aber in Gefahrensituationen zu helfen. Bei der PCEICL-Ontologie richtet sich der Fokus dagegen mehr auf den Benutzer selbst und weniger auf seine Umgebung. Bei der SOPRANO-Ontologie hingegen spielt der Benutzer eine eher untergeordnete Rolle. Ein Status-zentrierter Ansatz macht für die PCEICL-Ontologie keinen Sinn, da es zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vorgesehen ist, Sensoren einzusetzen. Daher beschränkt sich die Umgebung des Benutzers in der PCEICL-Ontologie auch auf seine sozialen Kontakte und auf die Services, die er über die Plattform nutzt, und berücksichtigt vorerst keinerlei andere Umgebungsinformationen, wie Temperatur, Wetter oder den Zustand von Geräten und Gegenständen. Trotzdem ist sie so aufgebaut, dass sie auch um andere Konzepte, wie die Sensordatenerfassung und - auswertung, erweitert werden könnte. Ein wichtiges Konzept der SOPRANO-Ontologie stellt sicher die Gültigkeitskennzeichnung der Statusinformationen dar. Die PCEICL-Ontologie bietet ein ähnliches Konzept zur Kennzeichnung ungültiger Objekte. Diese werden aber zusätzlich gespeichert und ermöglichen dadurch eine historische Betrachtung des Kontexts (siehe Kapitel 6.3). 2.2 universaal [RFG + 13][uni] UniversAAL ( UNIVERsal open platform and reference Specification for Ambient Assisted Living ) ist ein Projekt des 7. Forschungsrahmenprogramms der europäischen Kommission. Das Projekt startete im Februar 2010 und läuft bis Februar 2014.

25 2. Verwandte AAL-Projekte 15 UniversAAL zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass es Ergebnisse einiger Projekte der vorangegangenen Rahmenprogramme zur Schaffung einer einheitlichen Lösung nutzt. In Kooperation mit diesen Projekten, unter anderem auch mit SOPRANO, das im vorherigen Kapitel vorgestellt wurde, wurde die AAL Open Association (AALOA) gegründet, die auch nach Ablauf des Projekts weiter bestehen soll. Mit Hilfe von AALOA sollen mehr Standards im AAL-Umfeld geschaffen werden. Dazu gehört vor allem eine standardisierte Plattform, die im Rahmen von universaal entwickelt werden soll. Ziel des universaal-projekts ist es, eine offene Plattform zu schaffen, die es allen Stakeholdern von AAL-Services erleichtern soll, solche Services zu entwickeln, zu vertreiben, zu suchen und zu nutzen. Dabei können AAL-Services Softwareprodukte, Hardware, personelle Ressourcen oder auch eine Mischung aus diesen sein.

26 16 2. Verwandte AAL-Projekte Abbildung 2.3: Die universaal-plattform 13 Die universaal-plattform dient als Schicht zwischen dem Betriebssystem und der Applikation selbst. Sie lässt sich, wie man aus Abbildung 2.3 entnehmen kann, in drei Bereiche gliedern: Runtime support, Development support und Community support. Der Runtime support soll die Kooperation der installierten Geräte, Sensoren und Services ermöglichen. Er besteht aus drei Teilen: der Laufzeitumgebung, generischen Plattform-Services und AAL-Plattform-Services. Die Laufzeitumgebung dient vor allem zum Auffinden von Geräten und Services und als Kommunikationsschicht. Über das Developer Depot können derzeit eine Android- und eine OSGi-Version der Laufzeitumgebung heruntergeladen werden. Die AAL-Plattform-Services sind AAL-spezifische Services, wie beispielsweise Sturzdetektion, Gesundheitsüberwachung und dergleichen. Generische Plattform-Services können dagegen von verschiedensten anderen Services genutzt werden, beispielsweise zum Austausch von Kontextinformationen, zur Unterstützung der Sicherheit oder der Personalisierung. Der Development support stellt verschiedene Werkzeuge zur Verfügung, die die Ent- 13 Quelle: UniversAAL-Broschüre aufgerufen am

27 2. Verwandte AAL-Projekte 17 wicklung von AAL-Services erleichtern sollen. Die Unterstützung erfolgt hierbei vor allem durch das AAL Studio, einer Eclipse-basierten Applikation, bei der besonders auf die Wiederverwendbarkeit von Komponenten Wert gelegt wird. Der Begriff Community support bezieht sich hauptsächlich auf den von universaal entwickelten ustore. Dieser ist eine ecommerce-plattform für AAL-Services, der sich an Apple s App Store orientieren soll. Über den Online-Shop sollen sowohl Entwickler als auch Service-Provider ihre Lösungen anbieten können. Wie schon erwähnt, können die angebotenen Leistungen dabei von Software über Hardware bis zu personellen Ressourcen reichen, was auch den Hauptunterschied zu den bisher bekannten App-Stores ausmacht. Der ustore ist außerdem auf die Bedürfnisse von älteren Personen zugeschnitten und bietet die Möglichkeit, Services zu kombinieren und zu personalisieren. Die Interaktion zwischen den einzelnen Stakeholdern wird durch soziale Netzwerke, Blogs usw. ermöglicht. Für die Installation, Konfiguration und Wartung der Services steht das Tool ucc zur Verfügung. Bei der Konfiguration werden benutzerspezifische Informationen gesammelt, gespeichert und auch zur Laufzeit verwendet. Ein großer Unterschied zwischen dem universaal-projekt und dem PCEICL-Projekt liegt darin, dass das PCEICL-Projekt versucht, bestehende Services in die Plattform zu integrieren und dafür weniger neue Applikationen zu entwickeln. Dabei soll jeder Service nur die Informationen über den Benutzer erhalten, die er zur bestmöglichen Anpassung an dessen Bedürfnisse benötigt. Die Personalisierung der Services muss dabei nicht vom Benutzer selbst vorgenommen werden. Alle benötigten Informationen werden im Vorfeld über einen Eingabeassistenten (siehe Kapitel 7) erfasst und stehen dann zur Verfügung. Beiden Projekten gemein ist allerdings, dass die Services zentral, also in einer Art App-Store, vertrieben werden sollen.

28 18 2. Verwandte AAL-Projekte 2.3 MobileSage [SCN + 12a][SCN + 12b][AAL12] Das MobileSage-Projekt ist Teil der dritten Runde des europäischen Ambient Assisted Living Joint Programme 14. Das Projekt begann im Juli 2011 und dauert 30 Monate. Im Laufe des Projekts soll ein Smartphone-basierter Help-On-Demand-Service entwickelt werden, der ältere Menschen bei täglichen Aufgaben unterstützen soll. Über das Smartphone werden dazu zeitnah kontextsensitive, personalisierte und lokationsabhängige Services angeboten, die die Unabhängigkeit und Mobilität der Menschen fördern. Beispielszenarien dafür sind Navigationsunterstützung, Unterstützung beim Bedienen von Geräten wie Ticketautomaten oder Haushaltsgeräten und Unterstützung bei täglichen Aufgaben wie dem Einkauf. Für die Personalisierung und Kontextsensitivität der Services nutzt auch dieses Projekt eine Ontologie. Der Unterschied zu Projekten wie SOPRANO (Kapitel 2.1) ist hier, dass nicht nur die Umgebung des Benutzers, sondern auch der Benutzer selbst und seine Eigenschaften betrachtet werden. Diese Sichtweise ist zumindest im AAL-Umfeld eher selten, denn viele Forschungsprojekte beschäftigen sich mit Hausautomatisierung, bei der vor allem die Umgebung des Benutzers eine Rolle spielt. Um die Personalisierung von Services zu erreichen, musste eine Datenstruktur entwickelt werden, die die charakteristischen Attribute eines Benutzers speichern kann. Bei der Benutzerprofilmodellierung kann man zwischen manuell definierten Attributen wie Vorlieben und Interessen und dem Ableiten von Informationen aus Beobachtungen bezüglich des Verhaltens, der Aktionen und der Gedanken des Benutzers unterscheiden. Das entwickelte Benutzerprofilmodell dient als Template, um daraus spezifische Benutzerprofile für jeden einzelnen Benutzer generieren zu können. 14 aufgerufen am

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