Implementation of Human-in-the-Loop Models in IoT Environments

Abstract

Com o crescimento em tamanho, complexidade e funcionalidade, os sistemas informáticos estão cada vez mais inteligentes e interconectados. Em linha com essa tendência, a Internet das Coisas é usada de forma mais eficiente para oferecer suporte a novos tipos de sistemas. O desenvolvimento de sistemas "Humanos em Ciclo" (tradução livre para "Human-in-the-Loop") em ambientes de Internet das Coisas ainda é relativamente recente e, como tal são poucos os trabalhos e teses realizados sobre o tema. Por meio de investigação de ponta e uma visão geral detalhada de modelos “Humanos em Ciclo” em ambientes de Internet das Coisas, esta tese é um esforço para estender o conhecimento do campo com a implementação de dois sistemas "Humanos em Ciclo" em ambientes IoT aplicados à área médica. O primeiro projeto (Vitoria) foi concebido para coletar métricas e criar técnicas de previsão para os padrões de comportamento das pessoas durante e após uma pandemia. O segundo projeto (POC) teve como objetivo permitir a investigação da correlação, sobreposição e distinção entre o transtorno do espectro do autismo e o transtorno obsessivo-compulsivo, por meio de recolha passiva e ativa de dados. Ambos os projetos seguem um processo de desenvolvimento característico de projetos informáticos que é detalhadamente especificado nesta tese, e ambos passam pelo desenvolvimento de sistemas para plataformas moveis, embora por processos de desenvolvimento diferentes. O sistema do primeiro projeto é baseado na plataforma Android e o sistema do segundo projeto é baseado na plataforma Xamarin. Esta tese também inclui uma biblioteca de software com o objetivo de permitir a qualquer programador implementar as principais funcionalidades de um sistema Humanos em Ciclo em qualquer aplicação de software baseada na plataforma Xamarin.

Along with the growth in size, complexity and functionality, informatic systems are becoming increasingly more intelligent and interconnected. In line with this trend, the Internet of Things is being used more efficiently to support new types of systems. The development of "Human-in-the-Loop" systems in Internet of Things environments is still relatively recent and, as such, there are few works, and theses carried out on the subject. Through state-of-the-art research and detailed overview of Human-in-the-Loop models in Internet of Things Environments, this thesis is an effort to extend the field’s knowledge with the implementation of two Human-in-the-Loop systems in IoT environments applied to medical situations. The first project (Vitoria) was meant to collect metrics and predictive techniques for people’s behaviour patterns during and after a pandemic. The second project (POC) had the objective to allow the investigation of the correlation, overlapping, and distinction between autism spectrum disorder and obsessive-compulsion disorder, through passive and active data collection. Both projects follow a development process characteristic of Informatic projects that is specified in detail in this thesis, and both go through the development of systems for mobile platforms, although through different development processes. The system of the first project is based on Android platform and the system of second project is based on Xamarin platform. This thesis also includes a software library with the objective to allow any developer to implement the main features of a Human-in-the-Loop application in any software application based on Xamarin platform.