universAAL und der 1. AALOA Competition: Indoor localisation and tracking Dr.-Ing. Reiner Wichert Fraunhofer-Allianz Ambient Assisted Living Fraunhofer IGD Fraunhoferstraße 5 64283 Darmstadt Tel +49 6151 155 – 574 Fax +49 6151 155 – 480 reiner.wichert@igd.fraunhofer.de www.aal.fraunhofer.de

Ambient Assisted Living: Technologien für unterschiedliche Anwendungsbereiche Krankheit und Leiden Einsamkeit Verlust der Selbst- ständigkeit

Was wir bereits haben sind … eine ganze Reihe an guten Einzellösungen Quelle: Fraunhofer IESE

... aber:

Vom BMBF geförderte (ITA-)Studie „Entwicklungschancen, Marktpotenziale und ökonomische Effekte von AAL-Technologien Fraunhofer IGD (Leitung) IGES Institut GmbH/SIBIS GmbH BIS GmbH Weitere Anwendungsaspekte

Telemonitoring bei Herzinsuffizienz: Wirkungen und Kosten (Die Herzinsuffizienz ist die krankhafte Unfähigkeit des Herzens, die vom Körper benötigte Blutmenge ohne Druckanstieg in den Herzvorhöfen zu fördern.) Gewonnene Lebensjahre und Lebensqualität (rund 710.000 Patienten in 1-Jahres- bzw. 5-Jahres-Perspektive): Geschätzte 24.100 bzw. 317.000 Lebensjahre gewonnen1 Verbesserte Lebensqualität entsprechend 39.200/327.000 QALY2 Kosten Telemonitoring 1,03 Mrd. Euro/4,66 Mrd. Euro3 Folgekosten 14,8 Mio. Euro/815 Mio. Euro – zusätzlich – durch längeres Überleben4 Kosten/Effekt-Relationen Pro gewonnenem Lebensjahr im Mittel 43.400 Euro/17.300 Euro Pro gewonnenem QALY im Mittel 26.600 Euro/16.800 Euro 1 Meta-Analyse Clark et al. 2007, TEN-HMS-Studie (Cleland et al. 2005); 2 Mittlere Schweregradentwicklung; 3 ZERTIVA-Projekt (TK); 4 Kosten stationärer Krankenhausaufenthalte/ReHa Quelle: IGES GmbH

Aber wer soll das bezahlen? Ich kann nicht schon wieder den Geldengel spielen

Aktueller Stand Änderungen erfordern stets Systemspezialisten isolierte Einzelanwendungen sind nur als Pakete erhältlich keine gegenseitige Nutzung der Sensoren Nicht erweiterbar, nicht an persönliche Bedürfnisse und Krankheitsentwicklungen individuell anpassbar Sensoren / Funktionalitäten müssen mehrfach installiert und bezahlt werden Änderungen erfordern stets Systemspezialisten Dadurch werden durchgängige AAL-Systeme nahezu unbezahlbar  Nur eine flexible erweiterbare Plattform / flexible Systeme führen zur Kostenreduktion

Berlin, 24. Juni 2010 Chancen und Grenzen von Intelligentem Wohnen und AAL

Quelle: Fraunhofer IIS BPSENS – Blutdruck Quelle: Fraunhofer IIS 10

SomnoSENS® – Sleep-Home-Monitoring Low acceptance of health assistance solutions. Assistance solutions that solely tackle health problems are hard to sell due to the negative associations raised by them and the social stigma identifying the assisted person’s disabilities [18]. Technology focus. Some of the currently available solutions put a too strong focus on the technical solution and ignore usability issues. Any HCS will fail, if it requires special skills by the handicapped and elderly people for using and handling it. Low acceptance of body mounted systems. HCS that require a mounting of obtrusive technology to the body hinder the assisted persons substantially in going about their daily lifes and raise the probability of emergencies. Low assistance and quality. Many solutions rely only on a single modality for sensing and thus have only a restricted view on the current situation. This results either in a restricted assistance, in a low quality of the assistance (cf. previous point), or both.high recall in detecting every real emergency immediately, (ii) high precision, to prevent invalid emergency detections and alerts as a consequence of misinterpretations. Requirement (i) is mandatory to provide a trustworthy service quality to the affected persons in emergencies. Not aware of context. The systems are not aware of the users’ context, e.g., a high pulse has to be assessed differently, if the person has just climbed the stairs or if she is sitting on a chair for a longer time. Lack of integration. Synergies between HCS focusing on different aspects cannot be achieved, as the systems are typically closed and offer no interfaces to tightly integrate solutions, e.g., a fall detector and other activity sensors. Static, unnatural interface. The human computer interface usually evolves not with the mental and physical capabilities of the assisted persons and the interaction is rather unnatural. In consequence this requires some learning and results in a higher probability of maloperations with growing age. Quelle: Fraunhofer IIS 11 11

Verbindungstechnologien zur Integration von Elektronik in Textilien Steckverbindungen Durch Steckverbindungen kann eine sehr schnelle Verbindung erreicht werden, die in Massenproduktion eingesetzt werden kann. Durch Sticken kann nicht nur eine Verbindung durch Fäden entstehen, es kann auch eine leitende Verbindung erstellt werden Laserbearbeitung durch Schweißen / Löten darf die textilen Materialien nicht beschädigen Sticken Laserbearbeitung: Schweißen Löten Quelle: Fraunhofer IZM 12 12

Intelligente Kleidung Gesundheit Logistik Arbeit Entertainment & Kommunikation Fraunhofer IZM Fraunhofer IZM Fraunhofer IZM & TITV Greiz Fraunhofer IZM Health care applications: early diagnosis -> health management rather than disease management post disease/operation monitoring -> less risk of strong complications; economic and personal benefit due to short time in hospital the picture shows a sensor T-shirt with an integrated EKG Logistics: textile RF-ID tag for clothes and other textile products (example: hospital textiles can be sorted automatically before the cleaning) read-out distance is bigger than in normal tags as the antenna size is bigger tag is washable Work wear: increases the productivity and safety e.g. IZM developed a jacket for bicycle messengers that automates the communication with the call center using SMS (no interaction of the messenger is required) and leads the messenger via GPS and voice commands to the pick-up and drop-off destinations. Entertainment & Communication: Fraunhofer IZM has developed a communication jacket. It demonstrates how the functional part of a mobile phone (or pda, mp3 player, etc.) can be separated from its input and output devices. This allows to make the functional part much smaller and at the same time keep the overall system usable or even improve the usability with bigger keypads for example. The display sits on the sleeve and is removable and can be used in other jackets (or other environments like the car). The 100% textile keypad is washable and is adapted in style and color to the jacket. Quelle: Fraunhofer IZM 13 13

Was wird für eine solche AAL-Umgebung benötigt NGO. non-governmental organizations

The unifying “ring”: our project slogan (J.R.R. Tolkein “Lord of the Rings”) 15

UniversAAL Framework 17 universAAL framework Runtime support Development support Developer depot Developer tools Reference architecture Community support uStore Example AAL services AAL Platform Services Alarms, Fall detection, Message board, Personal Health Record Adapter, +++ Generic Platform Services Context awareness, Security, Personalisation support, Accessibility support, +++ Execution Environment: Common API Execution Environment: OS + hardware specific +++ Ericsson Android HP Windows IBM Linux Nokia Symbian Training Roadmap Guidelines universAAL framework 17

AALOA: a new Ambient Assisted Living community is born and wants you to join AALOA Mission The mission of AALOA is to provide a shared open framework for developers, technology and service providers, research institutions, and end user associations to discuss, design, develop, evaluate and standardize a common platform for Ambient Assisted Living. 18

Association als Zusammenschluss von AAL-Projekten: AALOA - AAL Open Association Einbeziehung “Individuals”, andere Associations und Unternehmen Association als gemein- samer Platz um über Ideen zu sprechen Unterstützung unter- schiedlicher Ansätzte Keine Monokultur (keine Filterung von Ideen) Projekte können frei eigene Regeln organisieren Gemeinsame Regeln werden in der Praxis wichtiger 19

Prinzipien der Association Technologie-neutral Das bedeutet: wir suchen nach der besten Lösung Unabhängig vom Interesse der Technologieanbieter Transparent Bezüglich der technischen Lösungen Bezüglich der Regelen und Strategien die gewählt wurden Offen Keine Diskriminierung von Personen, Grupppen oder Unternehmen Klare Definition von Prozessen um der Association beizutreten und für Gremien nominiert zu werden Non-profit Das Interesse den Markt zu bereiten ist Hauptziel der Association Kosten werden hauptsächlich durch Spenden und Sponsorship gedeckt 20 20

Scope Evaluation End Users Reference Implementation Standardization AAL Open Association Standardization Industry OS Communities Research Institutions Research in the area is motivated by socio-political issues of the ageing population, and offers a promising approach with potentially wide-reaching benefits. It involves many ICT-related R&D disciplines in an application field that has attracted much attention. Several initiatives have emerged to tackle the challenges involved2, and significant incremental progress has been achieved on many fronts. Advances 21

Project, die bereits AALOA unterstützen

“Individuals” unterstützen AALOA (Stand Nov. 2010) 23

Community Building Three-Pillar-Modell Manifesto – encourage industry and academic world to participate in forming an association to developing and exploit AAL platforms Association – Will support and coordinate AAL research and development as part of an open community of stakeholders Competition – Promote active participation. First competition will involves analysing, comparing and evaluating solutions proposed by researchers Association Competition Manifesto http://www.aaloa.org 24

AALOA Manifesto: www.aaloa.org/manifesto 25

Get involved ... ... Einaldung dieser EC’s Initiative für eine universelle offene, erhältliche und standardisierte Plattform für Ambient Assisted Living beizutreten Unterstützen Sie uns mit Ihrer Exertise Benutzen Sie die Plattform um Ihre Dienste mit Hilfe von Werkzeugen zu erstellen Informieren Sie uns über weitere offene und erhältliche Plattformen Informieren Sie uns über Ihre Bedürfnisse Tragen Sie selbst zur Plattform bei Tragen Sie zur Standardisierung bei Lasst uns gemeinsam Projekte angehen See www.aaloa.org (user: temp, pw: temp) 26 26

Evaluierung von AAL-Systemen durch Benchmarkt-Wettbewerbe Competition: EvAAL-Projekt: http://evaal.aaloa.org 1st EvAAL Competition (2011): Indoor Localization and Tracking Evaluierung von AAL-Systemen durch Benchmarkt-Wettbewerbe 27

Schalfmonitoring über kapazitive Sensorik im Bett 10% der Bevölkerung haben ständig Schlafstörungen Demo Overview Augmented Bed Home Automation Gestures 3D Navigation

Sturzerkennung über kapazitive Sensorik im Boden ca Sturzerkennung über kapazitive Sensorik im Boden ca. 10% der Kosten von Lösungen wie z.B. SensFloor

Gestikerkennung über kapazitive Sensorik durch Tablet oder im Tisch Kapazitive Sensoren 30

1st EvAAL Competition (2011) Indoor Localization and Tracking Infrastruktur für den Wettbewerb: CIAmI Living Lab in Valencias Industrie Park, Spanien Room Area Control and process room 17.64 m2 Inmersive room 15.12 m2 Bathroom 5.76 m2 Kitchen 12.96 m2 Living room 25.2 m2 Bedroom Research Grant Wettbewerb in 3 Phasen 1- Call For Ideas 2- Wettbewerb: Evaluierung des Systems im Living Lab 3- Preisgeld 31

Durchführung der Benchmark-Tests Bewertungspunkte werden durch ein Set von Benchmark-Tests vergeben Jedem Team wird ein genauer Zeitslot im Living-Lab zugewiesen EC wird gewährleisten, dass die Benchmark-Tests korrekt durchgeführt werden Wenn Benchmark Testing und EC-Evaluierung beendet sind, wird die Gewichtung durchgeführt und das Ergebnis veröffentlicht Der Benchmark-Test besteht aus zwei Phasen: Phase 1: Jedes Team muss eine Person innerhalb einer „Area of Interest“ (AoI) lokalisieren z.B. innerhalb eines spezifischen Raums (Bad, Schlafzimmer, Küche) Phase 2. Lokalisierung einer Person, die sich innerhalb des Living Labs bewegt (nur eine Person befindet sich dabei im Lab) Jedes System soll dabei in jeder Sekunde 2 Lokalisierungen durchführen können Der Weg wird bei jedem zu testenden System derselbe sein

Evaluation criteria of the competition http://evaal. aaloa Weight Reference values Accuracy (distances between the system measurement and the reference position) 0,25 - less than 0.5 m 10 points [0.5 – 1) m 8 points [1 – 1.5)m 6 points [1.5 – 2) m 4 points [2 – 3) m 2 points > 3 m 0 points Installation complexity 0,2 10 = Excellent 8 = Good 6 = Sufficient 4 = Insufficient 2 = Unacceptable User acceptance Availability 0,15 Integrability in AAL systems 0,1 2 points for availability of libraries 2 points for open libraries 2 points for use of standards   2 points for availability of tools 1 point for sample applications; 1 point for documentation

Herausforderungen und Grenzen gibt es überall! Dr.-Ing. Reiner Wichert Sprecher Fraunhofer Allianz Ambient Assisted Living Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung Fraunhoferstrasse 5 64283 Darmstadt Tel: +49 (6151) 155 – 574 Fax: +49 (6151) 155 – 480 Email: reiner.wichert@igd.fraunhofer.de http://www.igd.fraunhofer.de Herausforderungen und Grenzen gibt es überall! Vielen Dank! www.vision-d.de

Die meisten Projekte basieren auf Low-Level Plattformen: ALHAMBRA ATHENA (Advanced Technologies for interoperability of Heterogeneous Enterprise Networks and Applications) CrossWork (Cross-organisational development processes in the automotive industry) ECOLEAD (European Collaborative networked Organisations Leadership initiative) InterOP (Interoperability Research for Networked Enterprises Applications and Software) NO-REST (Networked Operations - Research into standards and standardisation) TrustCom (Developing a framework for trust, security and contract management) … Syntactic Interoperability Protocol Interoperability

Continua Health Alliance Veränderungen benötigen immer noch einen Integrator (point to point)

“One way to build them all, one way to bind them” Anstatt jeden AAL-Dienst neu für die einzelnen Bedürfnisse zu entwickeln – Etablierung eines einzigen standardisierten Wegs AAL-Anwendungen zu erstellen (to build AAL applications) Einfache Möglichkeit für die verschiedenen Beteiligten unterschiedliche Komponenten zu erstellen und zu verkaufen, die schnell an AAL-Dienste gebunden werden können (process of binding) 38

One Store to save them all, and help the users find them Etablierung eines “universAAL store” (uStore) – ähnlich dem Modell des “App Store” von Apple Einen einzigen Ort an dem Nutzer leicht Anwendungen finden (easily find) und downloaden (und evtl. bezahlen) können, die ihren Bedürfnissen entsprechen  mehr als nur “finden”: auch einfacher Download und Vermarktung 39

Das uStore Konzept Apple’s “App Store” Application Developers Users iPhone Upload Browse and select Download and run universAAL uStore Application Developers Users universAAL platform Upload Browse and select Download and run User’s execution platform (PC/MAC; devices; network connections etc.) Run 40

Aktuelle Diskussionen

AAL Szenarios … Notfall Schlaf-Monitoring Intuitive Gerätenutzung Sport und Soziale Interaktion Schlaf-Monitoring 42 42

Kamerabasierte Gestikerkennung (2 Kameras) Berlin, 24. Juni 2010 43

Evaluation criteria of the competition The evaluation criteria are: Accuracy – each produced localization sample is compared with the reference position and the distance is computed; accuracy is a statistics on the distances, such as the median or the root mean square. Installation complexity– a measure of the effort required to install the AAL localization system in a flat, measured by the evaluation committee as the total number of man- minutes of work needed to complete the installation. User acceptance– expresses how much the localization system is invasive in the user’s daily life and thereby the impact perceived by the user; this parameter is qualitative and will be evaluated by the evaluation committee. Availability– fraction of time the localization system was active and responsive. It is measured as the ratio between the number of produced localization data and the number of expected data (the number of expected data is dependent on the sampling rate required by the benchmarks, see Section Benchmark Test). The weight of this criteria is not high (we don’t want to penalize too much solutions that are still prototypes) Integrability into AAL systems– Metrics used are: use of open source solutions, use of standards, availability of libraries for development, integration with standard protocols.

Der einzige bezahlbare Weg für die Gesellschaft AAL & AmI Später Erweiterung zu AAL: Nur noch die fehlende Funktionalität ergänzen Der einzige bezahlbare Weg für die Gesellschaft Leisure Games Sensors und Funktionalität … schon in frühen Jahren für andere Domänen kaufen Energy saving Health Care

Home Automation

Wandel in der Gesellschaft: Wer ist alt? Quelle: medininca-de.blogspot.com