Thèses de doctorat financées par le projet SWEET-HOME

Pedro CHAHUARA QUISPE

Contrôle intelligent de la domotique à partir d’informations temporelles multisources imprécises et incertaines

La Maison Intelligente est une résidence équipée de technologie informatique qui assiste ses habitant dans les situations diverses de la vie domestique en essayant de gérer de manière optimale leur confort et leur sécurité par action sur la maison. La détection des situations anormales est un des points essentiels d’un système de surveillance à domicile. Ces situations peuvent être détectées en analysant les primitives générées par les étages de traitement audio et par les capteurs de l’appartement. Par exemple, la détection de cris et de bruits sourds (chute d’un objet lourd) dans un intervalle de temps réduit permet d’inférer l’occurrence d’une chute.
Le but des travaux de cette thèse est la réalisation d’un contrôleur intelligent relié à tous les périphériques de la maison capable de réagir aux demandes de l’habitant (par commande vocale) et de reconnaître des situations à risque ou de détresse. Pour accomplir cet objectif, il est nécessaire de représenter formellement et raisonner sur des informations, le plus souvent temporelles, à des niveaux d’abstraction différents. Le principal défi est le traitement de l’incertitude, l’imprécision, et incomplétude, qui caractérisent les informations dans ce domaine d’application. Par ailleurs, les décisions prises par le contrôleur doivent tenir compte du contexte dans lequel une ordre est donné, ce qui nous place dans l’informatique sensible au contexte. Le contexte est composé des informations de haut niveau telles que la localisation, l’activité en cours de réalisation, la période de la journée.
Les recherches présentées dans ce manuscrit peuvent être divisés principalement en trois axes : la réalisation des méthodes d’inférence pour acquérir les informations du contexte (notamment, la localisation de l’habitant et l’activité en cours) à partir des informations incertaines, la représentation des connaissances sur l’environnement et les situations à risque, et finalement la prise de décision à partir des informations contextuelles. La dernière partie du manuscrit expose les résultats de la validation des méthodes proposées par des évaluations menées dans la plateforme expérimentale Domus.

A smart home is a residence featuring ambient intelligence technologies in order to help its dwellers in different situations of common life by trying to manage their comfort and security through the execution of actions over the effectors of the house. Detection of abnormal situations is paramount in the development of surveillance systems. These situations can be detected by the analysis of the traces resulting from audio processing and the data provided by the network of sensors installed in the smart home. For instance, detection of cries along with thuds (fall of a heavy object) in a short time interval can help to infer that the resident fell.
The goal of the research presented in this thesis is the implementation of an intelligence controller connected with the devices in the house and able to react to user's commands (through vocal interfaces) and recognize dangerous situations. In order to fulfill this goal, it is necessary to create formal representation and to develop reasoning mechanism over information that is often temporal and having different levels of abstraction. The main challenge is the processing of the uncertainty, the imprecision, and the incompleteness that characterise this domain of application. Moreover, the decisions taken by the intelligent controller must consider the context in which a user command is given, so this work is made in the area of Context Aware Computing. Context includes high level information such as the location of the dweller, the activity she is making, and the time of the day.
The research works presented in this thesis can be divided mainly in three parts: the implementation of inference methods to obtain context information (namely, location and activity) from uncertain information, knowledge representation about the environment and dangerous situations, and finally the development of decision making models that use the inferred context information. The last part of this thesis shows the results from the validation of the proposed methods through experiments performed in an experimental platform, the Domus apartment.

Mémoire (PDF) -