parousiash

1. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Γρηγόρης Δουμένης MSc CE
Autonomous Systems
and the Internet of Things
Scientific, Engineering
and Cultural challenges
Click to add reference

2. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Τρέχουσες εξελίξεις
o
2
Click to add reference

3. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Οικονομική σημασία
3
Click to add reference

4. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Ορισμοί
o Αυτόνομο Σύστημα (cybernetics)
 Σύστημα που μπορεί να προσαρμόσει την
συμπεριφορά του, ανταποκρινόμενο σε
(απρόσμενα) γεγονότα.
o Διαδίκτυο των πραγμάτων – IoT
 Συστήματα με διεύθυνση IP (webopedia)
 Διασύνδεση μεταξύ «έξυπνων» συσκευών (Wikipedia)
Η υποδομή που επιτρέπει ad-hoc συνεργασία μεταξύ
συσκευών (GD)
 Σύγχυση
 IEEE: “Towards Definition of Internet of Things” (5/15, 85pages !!)
4
Click to add reference

5. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Παραδείγματα αυτόνομων οχημάτων
o Πότε ένα σύστημα είναι πραγματικά αυτόνομο?
 Πλήρης αυτονομία αποφάσεων
vs Man-in-the-loop (π.χ. FBW)
 Όταν μπορεί να επιβιώσει για να εκτελέσει την αποστολή του. Π.χ. Όχημα
που ανεφοδιάζεται, συντηρείται και επισκευάζεται αυτόματα.
5
Click to add reference

6. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
ΙοΤ
o Internet of things
 Παλιά ιδέα (1982, CMU), επίσημα από το 1999
o To ΙοΤ αποτελεί εξέλιξη των (δικτυωμένων)
ενσωματωμένων συστημάτων
 the traditional fields of embedded systems, wireless sensor networks, control
systems, automation ... all contribute to enabling the Internet of things (IoT).
o Large scale /Smart Applications
 Exp. growth
 AI at the edge?
6
Click to add reference

7. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Παραδείγματα Εφαρμογών ΙοΤ
o Smart home
o IoT platforms
7
Click to add reference

8. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Αυτόνομα συστήματα σε περιβάλλον ΙοΤ
o Αυτονομία
επιβίωση – κινητικότητα – «νοημοσύνη»
o Δικτύωση
Ανταλλαγή πληροφορίας
 Π.χ. ενημέρωση κατάστασης (όχημα με βλάβη μπροστά)
Επαναπρογραμματισμός, συλλογική μνήμη
o Συλλογικότητα
 Συνεργασία, συλλογική νοημοσύνη
o A new (bold) world or the perfect storm?
8
Click to add reference

9. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Scientific challenges
o Security / privacy
 Not an engineering challenge!
o “Understanding” the environment
 Progress in AI, deep learning
 Understand the “reasoning” process
o Energy autonomy
 Energy harvesting in microscale
 Energy neutrality in macroscale
9
Click to add reference

10. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Engineering challenges
o Scalability
o Multi-modal sensing
 Current mainstream: GPS, Inertial, Ultrasound
 Emerging: Vision, 3D cloud (LiDAR)
o Dependable computing / Safety
Tesla accident (and robots’ ethics)
10
Click to add reference

11. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Πολιτισμικές και κοινωνικές προκλήσεις
o Διαδικασίες / υποκατάσταση επαγγελμάτων
 Τέρμα «το αυτοκινητάκι μου» => Αυτόνομα ταξί
 Logistics => pizza delivery
with drones!
 Ιατρική => Αιματολογικές
εξετάσεις
o Εμπιστοσύνη στις μηχανές
 Πλησιάζω στο garage, θα ανοίξει
η πόρτα?
 Πόσοι από εσάς κλείνετε την
κουζίνα με χρονοδιακόπτη?
11
Click to add reference

12. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Πολιτισμικές προκλήσεις - Ανωνυμία
o Το internet σας γνωρίζει
(καλύτερα από ότι νομίζετε)!
 No secrets in digital world:
“What will a future without secrets look like?” TED talk from
Alessandro Acquisti in 2013 (co-director of CMU Center for Behavioral
Decision Research) (https://www.youtube.com/watch?v=H_pqhMO3ZSY)
 Personal assistants: Alexa, Cortana, google echo
(http://www.shellypalmer.com/2017/01/5-awesome-illegal-uses-alexa/)
 Privacy is overestimated!?
 Data is nothing without the context
Alicia Asin, CEO libelium: "Big Data and the Hypocrisy of Privacy"
(https://www.youtube.com/watch?v=oWwQfgpvlzI)
12
Click to add reference

13. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Παρουσίαση ερευνητικών δραστηριοτήτων
o Οι κοινωνικές/πολιτισμικές προκλήσεις δεν αφορούν
τα UAVs ή το IoT συγκεκριμένα. Ας μιλήσουμε για τις
επιστημονικές προκλήσεις:
 IoT
 Application integration
and scalability
 Energy autonomy
Autonomous vehicles
 Guidance / Obstacle avoidance (machine vision)
 Wireless video (surveillance / object tracking)
13
Click to add reference

14. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Application Integration
o Σύστημα περιβαλλοντολογικού ελέγχου στα κτήρια του ΤΕΙ
14
Click to add reference

15. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
o Platform
architecture
o Size of database (1 min/sample)
 16b/meas x 5 meas/min x 525.600mins/year => 5MB/year
 ~600 nodes/TEI => 5+TB/year DB size
 150bytes json message x 2 => 700+Tb traffic/year
IoT – System and scalability
15
Click to add reference

16. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
HVAC motes
o Εμπορικός επεξεργαστής
 MSP430f5529 + CC3100 WiFi
o Ολοκλήρωση
στο εργαστήριο

17. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – System and scalability
o Communication platform
o Future work (thesis):
 Automation (timetable, presence detection)
 Measurement uncertainty
 Big data analytics (Thermal modeling, fault detection)
17
Click to add reference

18. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Energy Autonomy
o Η Πρόκληση: “Install and forget”
 Ένας ασύρματος κόμβος δεν πρέπει να χρειάζεται αλλαγή
μπαταρίας για τον προβλεπόμενο χρόνο ζωής του.
o Τα βήματα στην ενεργειακή αυτονομία:
 Περιορισμός της κατανάλωσης
 Συλλογή (και αποθήκευση) ενέργειας
 Η ενέργεια είναι στοχαστικό σήμα
 Απώλειες μετατροπής
 «Ζήσε» με όση ενέργεια (θα) είναι διαθέσιμη
 Αρκετές πηγές είναι ψευδο-περιοδικές
18
Click to add reference

19. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Περιορισμός κατανάλωσης
o Περιορισμός κατανάλωσης
19
Click to add reference
Active Mode
LPM0
LPM2
LPM3
LPM4
Standby (Standby (LPM3LPM3))
ActiveActive ActiveActive
170170 µµAA
0.40.4 µµAA

20. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Energy harvesting sources
o TEG
o Piezo
o Solar
20
Click to add reference

21. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Energy harvesting system
21
Click to add reference

22. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
IoT – Predictive Energy management
22
Click to add reference
Next Harvesting
Time TH
Blind Period
(BP)
Capacity
Waste (CW)
Minimal Energy
Level Emin
Accumulator Capacity EA
t
Energy Level E0
Pmax
Pmin
P1
P2
E
Energy to be
Harvested EH
Optimal
Energy
Drainage
Point
Non Storable
Energy
Initial Energy
E(0)
αH(s)
s
ds
EnergytobeHarvested
DistributionDensity
0s
t=0

23. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
UAVs
o Machine vision and 3D cloud for real-time obstacle avoidance (tbd)
o UAV range prediction (Bingo project – Ready for thesis)
23
Click to add reference

24. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
Γρηγόρης Δουμένης MSc CE
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ
Ερωτήσεις?
Click to add reference

25. Μηχανικών Πληροφορικής
ΣΤΕΦ - ΤΕΙ ΗΠΕΙΡΟΥ
25
Click to add reference