Retea de senzori low power

Proiectarea unor rețele wireless de senzori low-power cu timpi de autonomie de ordinul anilor ce utilizează concepte de „energy harvesting” și care pot fi instalate fie în interior fie în exterior și care pot servi în aplicații de tipul detectarea de eprsoane, wireless building automation, recunoașterea activităților, factory automation, supply chain management, senzori medicali. Soluția propusa va fi de tipul time-Synchronized, Channel-Hopping Mesh Networks.

 

Retea ad-hoc și servicii vehiculare bazata pe SDN și procesare periferica

Rețelele adhoc vehiculare (VANET) precum și aplicațiile pe suportul acestora constituie un domeniu de mare interes. Deși realizările actuale oferă mai multe servicii, arhitecturile curente prezinta dificultăți, în special din punct de vedere al managementului, datorate conectivității slabe, extensibilității scăzute și inteligentei limitate. Alte probleme nerezolvate satisfăcător sunt legate de creșterea exponențială a numărului de dispozitive conectate, utilizarea ineficienta resurselor, dezechilibre de trafic, adresarea geografica, întârzieri datorate mobilității la viteze ridicate, și calitatea serviciilor. O soluție parțială a fost oferita de capacitatea de auto-organizare în mod distribuit similar cu cel al rețelelor MANET. Totuși persista lipsa unor mecanisme pentru managementul conectivității și al resurselor în cazul anumitor servicii.

Tema propune realizarea unei soluții ce ar putea rezolva în buna măsură dezavantajele menționate mai sus prin combinarea paradigmelor “Software Defined Networking”- SDN și procesării periferice (“Edge Computing”, “Fog Computing”) în context VANET. Programabilitatea, flexibilitatea și centralizarea logica din SDN o fac potrivita pentru cerințele VANET. Separarea planelor de control și de date simplifica managementul în condițiile unui număr masiv de element terminale (noduri). Pentru a asigura suport pentru servicii de siguranță (“safety services”) și management de trafic ce implica informații locale și procesări în timp real, soluția propusa va integra în arhitectura procesarea periferica (privita ca servicii de tip cloud dar operand la periferia rețelei).

Pentru validare, în măsura în care întreprinderea dorește, peste infrastructura de comunicație sa va dezvolta o aplicație are ca scop îmbogățirea setului de parametri oferiți conducătorului auto prin colectarea suplimentara a unor parametri de interes de le vehiculul în cauza echipat cu senzori.

 

High Performance Data Analytics

High Performance Data Analytics (HPDA) presupune extragerea de înțelesuri din bazele de date de dimensiuni mari (Big Data) ce sunt obținute prin colectarea informației din surse variate, de la rețele de senzori, la sisteme informatice, și pana la la surse convenționale cum sunt bazele de date istorice cu informații introduse de personal uman. Astfel, tehnologii clasice din lumea Calculului Științific de Înaltă Performanta (High Performance Computing – HPC) trebuie acum puse în slujba procesării și extragerii de informații relevante din volumul masiv de date generate în sistemele informatice din lumea întreagă.

Tema propune realizarea de analize, simulări și coduri performante și eficiente, ce vor fi capabile sa scaleze și pe arhitecturile de calcul disponibile în viitor. Se vor trata următoarele aspecte: analiza, și interpretarea masivelor de date provenite de la senzori în timp real; modelarea parametrizata, analiza de senzitivitate și determinarea relevantei unor parametrii în probleme de optimizare, vizualizarea șabloanelor caracteristice din seturi de date complexe intr-un mod intuitiv, interactiv și sintetic pentru a permite identificarea cat mai rapida a relațiilor și dependentelor în cadrul volumului crescut de date; realizarea a cat mai multe operații pe seturi de date mari în cadrul memoriei principale a sistemelor de calcul de ultima generație.

 

Arhitecturi și protocoale de securitate optimizate pentru IoT

Conceptul IoT presupune conectarea la Internet a unui mare număr de dispozitive care dispun de resurse modeste de procesare și comunicație (“obiecte inteligente”), datorită unor constrângeri severe de cost și consum de energie. O condiție fundamentală pentru adoptarea pe scară largă a aplicațiilor bazate pe IoT este îndeplinirea unor cerințe stricte de securitate. Aceste cerințe se referă atât la noile aplicații, cât și la protejarea Internet-ului în ansamblu, deoarece conectarea unui număr enorm de asemenea dispozitive mărește considerabil “suprafața de atac” asupra Internet-ului.

Obiectivul principal al temei este identificarea unor soluții de securitate optimizate pentru IoT, folosind ca studiu de caz aplicații din categoria “Smart Vehicle”. Aceste aplicații sunt reprezentative pentru IoT și deosebit de importante din punct de vedere practic.

Tema se ocupa de tehnicile și protocoalele de securitate care asigură protecția dispozitivelor și comunicațiilor în aplicații din domeniul IoT: confidențialitatea și autenticitatea datelor, gestiunea și distribuția cheilor criptografice, autentificarea entităților care comunică, controlul accesului, integritatea funcțională a dispozitivelor inteligente (“trusted computing”), detectarea și prevenirea intruziunilor. Standardele deja existente sau în curs de elaborare oferă un cadru de bază pentru îndeplinirea acestor cerințe, însă varietatea aplicațiilor și resursele limitate ale dispozitivelor impun în continuare eforturi substanțiale pentru identificarea unor soluții eficiente.

 

Accesul masiv M2M în sistemele 5G

Se propune dezvoltarea unei platforme integrate cu capabilități de conectivitate inteligentă care să combine proceduri de centralizare și descentralizare a fluxurilor de date, capabilă de a stoca, procesa, distribui și/sau centraliza date din rețele heterogene, fixe, mobile sau specifice mediilor vehiculare. Se urmărește combinarea platformelor de comunicații vehiculare (vehicle-to-vehicle) cu sisteme de comunicații de date mobile și acces la Internet pe baza a diferite niveluri de prioritate (distribuție de conținut în timp real, monitorizare în timp real etc.) pentru a obține o platformă cooperativă în medii dinamice caracterizate de mișcare rapidă sau de o combinație de deplasări rapide și perioade de staționare, în condițiile interconectării și la elemente fixe de rețea.

În cazul dezvoltării unei platforme de comunicații vehiculare, condițiile de propagare a semnalului variază rapid și cu amplitudini mari, ducând la dese întreruperi a comunicației. În consecinta, se vor dezvolta de asemenea proceduri de proiectare a unor mecanisme simple care să permită desfășurarea comunicației și, mai ales, reluarea acesteia în condiții de securitate, pentru a diminua (dacă nu chiar a elimina) riscul atacurilor cibernetice care să profite de caracterul intermitent al comunicațiilor vehiculare.

 

Infrastructură de acces pentru dispozitive IoT controlată prin SDN

În contextul IoT coexista tehnologii de acces heterogene (Ethernet, WiFi, ZigBee, Bluetooth, NFC, 4G, MANET, în viitor 5G, etc.) care conectează dispozitivele periferice IoT (de tip senzor/actuator) via TCP/IP, la elementele de procesare și stocare (eventual cloud). Managementul și controlul într-o maniera deschisa și flexibila, independenta de realizările HW particulare pentru un număr foarte mare de elemente și în medii dinamice, precum și heterogenitatea tehnologiilor de acces constituie probleme deschise atât pentru cercetare cat și pentru dezvoltarea și implementarea soluțiilor.

Noile tehnologii, aflate în dezvoltare „Software Defined Networking” (SDN) în cooperare cu „Network Function Virtualization”(NFV), pot contribui la rezolvarea eficienta a problemelor de management și control al accesului în IoT. Tema propusa va realiza proiectarea și implementarea unui sistem complex reprezentând infrastructura de acces pentru dispozitive IoT controlată prin SDN +NFV, aplicabil în principiu în următoarele arii de interes pentru IoT : transporturi și supravegherea traficului, medii rezidențiale („home”), periferia rețelelor NGN ale operatorilor Telecom care vor oferi suport pentru IoT (vezi documente recente ITU-T), medii industriale, sisteme de distribuție a energiei „smart grid”, etc.

 

Sistem Multi-Agent de Gestiune a Contextului în Aplicatii de Inteligenta Ambientala 

Managementul contextului necesita îmbinarea a mai multor arii de cercetare, de la reprezentarea cunoștințelor și raționament pana la managementul informației. Deasemenea necesita realizarea unor arhitecturi care sa suporte o multitudine de servicii consumator și producător care sunt necesare în aplicațiile pervasive, omniprezente. Tema propune crearea unui middleware de management al contextului cu caracteristici care permit dezvoltarea aplicațiilor “context aware”. Se vor urmări caracteristici principale legate un meta-model uniform pentru reprezentarea conținutului informațional al contextului, meta-proprietăților și a dependentelor impuse de restricții; o componenta de raționament care exploatează meta-modelul contextului pe baza de inferențe și menținerea consistentei, o arhitectura de gestiune a contextului ce permite control, configurare și instalare în diferite aplicații. Arhitectura este bazata pe un model multi-agent.

 

Detectarea anomaliilor în masivele date provenite de la senzori 

Detectarea și prelucrarea anomaliilor în bazele de date de mari dimensiuni provenite de la senzori reprezintă la ora actuala o provocare deoarece algoritmii existenți nu scalează bine sau nu se pot adapta condițiilor specifice de colectare a datelor. Tema propune conceperea unor algoritmi de data mining care, cuplati cu reprezentări contextuale adecvate, pot detecta adecvat anomaliile în date. Se vor detecta anomalii punctuale care se refera la valori incorecte comparate cu întregul set de date, animalii contextuale care se refera la valori anormale raportate la meta-informația asociata cu valorile culese, cat și anomalii colective referitoare la seturi de date divergente fata de colecția de date. Se va valida abordarea pe seturi de date open source existente în depozite de date și pe cazuri concrete propuse de întreprinderea interesata în tema.

 

IoT în orașe inteligente

Servicii pervasive pentru orașe inteligente 

Dezvoltarea unei arhitecturi de servicii mobile (și platformă pilot) ce va oferi în mod eficient conținut și servicii către utilizatori. Ideea este de a decupla servicii de locațiile lor de origine, trecerea de la paradigma centrată pe gazdă la o nouă paradigmă – una care să încorporeze aspecte atât din paradigma information-centric, cât și din domeniul rețelelor oportuniste. Scopul este acela de a împinge diverse servicii (ex., gestionarea mobilității, suport pentru conectivitate intermitentă, de management pervasiv al conținutului) cât mai aproape posibil de utilizatorii finali. Această abordare urmărește posibil optimizarea unor aspect precum utilizarea lățimii de bandă și gestionarea resurselor. Putem îmbunătăți, de asemenea disponibilitatea serviciilor în medii de rețea insuficient fiabile. De exemplu, utilizatorii din unele zone în oraș pot suferi de conectivitate intermitentă (ex., în cadrul unor aglomerări urbane ad-hoc, datorate condițiilor de trafic sau unor activități sociale de grup) la Internet atunci când încearcă să acceseze diverse servicii.

Tema cuprinde următoarele aspecte: Interfețe și protocoale pentru comunicația între obiecte, Mecanisme și proceduri de cooperare între obiecte, Proceduri de securizare a comunicației, Dezvoltarea de servicii de proximitate, Serviciu de micro-blogging.

 

Sistem de personalizare a activităților colective

Activitățile colective ale unui grup de utilizatori care partajează aceleași interese (persoane aflate în spatii de recreere comune, student intr-un campus, etc.) reprezintă o necesitate certa în situația interacțiunii spațiului fizic cu spațiul digital. Deși exista pe piață astfel de servicii, cele mai mute sunt orientate pe anumite aspecte specifice ale activităților și ignora profilul colectiv al grupului de utilizatori.

Propunem crearea unei aplicații prin care un grup de utilizatori prieteni se pot organiza, pot partaja informații și preocupări comune, și dezvolta un profil de grup care determina contextual informațiile oferite de aplicație. Exemple pot fi: grupuri de studenți cu activități comune în campus, grupuri de prietenei aflați intr-un restaurant sau la un spectacol în aer liber, etc.

 

Platforma IT personalizata pentru asistenta ambientala non-intruziva și creșterea mobilității persoanelor în vârstă

Mobilitatea persoanelor în vârstă și cu nevoi speciale și capacitatea acestora de a face fata activităților zilnice și a participa la activități sociale sunt cerințe esențiale pentru o îmbătrânire activa și o calitate mai buna a vieții. Pe măsura înaintării în vârsta, probleme atât fizice cat și cognitive pot duce la o mobilitate redusa și la accentuarea aspectelor de izolare sociala. Produsele curente existente pe piață destinate asistentei în viața de zi cu zi, sporirii mobilității și a participării în societate au o serie de limitări din punct de vedere al oamenilor în vârsta sau al celor cu nevoi special. Acestea nu sunt orientate pe nevoile acestor persoane care au problem fizice sau mentale datorita procesului de îmbătrânire.

Propunem crearea unei platforme integrate de servicii TIC pentru persoanele în vârstă și/sau cele cu nevoi special care sa le sprijine în activitățile zilnice și sa permită creșterea mobilității acestor persoane bazata pe servicii contextuale și personalizate și care sa stimuleze o viață activa.

Platforma oferă următoarele servicii: Urmărirea ne intruzivă a parametrilor de sănătate și ambientali; Controlul parametrilor ambientali; Facilitate de planificare a activităților zilnice de deplasare în oraș, incluzând atât suport pentru planificarea activităților cat și pentru realizarea deplasării intre puncte cheie din oraș; Asistarea persoanei pe parcursul deplasării și suport pentru orientare, atât spațial cat și cognitiv; Realizarea unui jurnal zilnic de activități, care poate fi partajat cu cei din familie sau cu prieteni, îmbogățit cu fotografii pentru aducere aminte; Realizarea unui program complet de activități fizice; Sugestii personalizate de program de plimbare, exerciții, interacțiuni cu prietenii, cu liste de sarcini și facilitate de aducere aminte personalizate; Serviciu de apel de urgent în caz de necesitate (stare de rău, cădere, pierdere de orientare etc.)

 

Rețea de senzori pentru recunoașterea activităților

Proiectarea unei rețele de senzori hibrizi pentru recunoașterea activităților unei persoane într-o incinta. Realizarea se poate sprijini și pe imaginile luate de la câteva camera de luat vederi, putând astfel funcționa fie numai pe baza datelor obținute de la senzori fie, daca exista în camera, combinând aceste date cu datele și informațiilor obținute din imagini, pentru o recunoaștere mai buna. Produsul poate fi folosit în monitorizarea persoanelor în vârstă sau a celor cu nevoi speciale, și poate reprezenta un ajutor important pentru familie, contribuind la creșterea calității vieții persoanelor monitorizate. Pentru realizarea temei se va folosi infrastructura de cercetare din Laboratorul de Inteligenta Ambientala a UPB, laborator creat în cadrul proiectului FP7 ERRIC.

 

Dispozitiv de agregare a datelor de la senzori medicali

Această activitate se va axa pe crearea unei platforme mobile/fixe care să asigure conectivitatea cu o multitudine de echipamente și senzori medicali, extragerea informațiilor relevante și vizualizare unificată a acestora, atât de către utilizatori cât și de către aparținătorii acestora (familie, medici specialiști, etc.) printr-o serie de aplicații. Platforma are rolul de a crește gradul de confort al pacienților care trebuie monitorizați în permanență. Printr-o platforma , care va acționa ca un agregator de la o gama largă de echipamente medicale, utilizatorul va putea fi monitorizat fără a fi nevoie să facă drumuri regulate la spital. Aceasta activitatea va avea ca obiectiv final implementarea unui prototip care mai apoi va putea intra în producție.

 

Sistem de detectat somnul la volan

Realizarea unui produs integrat cu componente hardware și software care sa permită detectarea somnului la volan a conducătorilor auto. Sistemul va permite rezolvarea anumitor probleme (recunoscute și statistic adresate) pentru siguranța călătorilor și pasagerilor în timpul traficului rutier.

Detectarea somnului și ieșirea din starea de veghe intru-un mod non-invaziv prin care subiectul nu este conectat la nici un fel de aparat (gen medical) se face printr-un algoritm de analiza și prospectare a comportamentului ochilor. Acesta este realizat prin preluarea unui număr fix de cadre a fetei cu ajutorul unui senzor de imagini. Preluarea snapshot-ului ocular folosit în acest caz drept sursa de date, este analizat pe baza unui algoritm care are funcția de predicție a nivelului stării de veghe a subiectului. Colectarea acestor informații pe o perioada constanta de timp trasează curbele de veghe, și permite detectarea secvențelor de micro-somn care în continuare vor prognoza cu o acuratețe de 99% durata pana când subiectul va ieși din zona de alerta, necesară activității de conducere a vehiculului.

 

Mediu de realitate virtuala pentru explorarea retelelor de senzori dintr-o cladire 

Într-o lume invadata de senzori și rețele de senzori proiectate pentru satisfacerea unor cerințe specific diferite, exista nevoia dezvoltării unor instrumente noi care sa permită organizarea și explorarea datelor generate de aceste rețele. Se propune realizarea unui sistem de realitate virtuala care sa conțină datele multimodale generate de senzorii și rețelele de senzori aflate într-o clădire cat și asociate persoanelor din clădirea respectivă. Sistemul are capacitatea de a vizualiza în timp real fluxul de date din întreaga clădire într-o modelare 3D a clădirii respective, de a permite explorarea și identificarea unui flux particular de date. Aplicația poate fi văzută ca o interfață virtual a lumii reale în care se pot organiza rețele, vizualiza date în funcție de diferite criterii, interoga asupra unor anumitor caracteristici funcționale. Oferă pentru viitor un suport robust pentru recunoașterea activității utilizatorilor.

 

Evaluarea orașelor inteligente din prisma prezenței online a membrilor

Tema vizează definirea unei abordări inovative de evaluare a gradului de smartness al unui oraș inteligent (sau al unei entități cu o prezență online notabilă) prin evaluarea automată a participării și implicării membrilor comunității în mediul virtual / online. Astfel, vor fi furnizați indecși cantitativi care să exprime nivelul de satisfacție al membrilor, gradul de acceptanță tehnologică a acestora, topicele emergente și evoluția acestora în timp, precum și diverse pattern-uri de interacțiune. În final, îmbinarea multiplelor metrici va genera un nou benchmark al orașelor care va reflecta și interesele membrilor aferenți

 

Smart media monitoring

Tema presupune implementarea unui sistem de monitorizare automată a poziționării în spațiul virtual a unei entități și a evoluției acesteia în timp. Prin entitate se înțelege orice subiect caracterizat drept persoană fizică sau juridică, obiect sau concept întâlnit online. Printre avantajele sistemului se numără identificarea poziției online pe piață, impresiile și opiniile utilizatorilor, posibilitatea elaborării unei strategii coerente de consolidare a imaginii online, precum și avantajul competițional obținut prin evaluarea tuturor surselor publice de informații.

 

IoT în energie

Platforma informatica pentru controlul și managementul inteligent al configurațiilor energetice de tip smart grid

Sistemele energetice de tip smart grid oferă o cantitate mare de date și informație obținută de exemplu de la surse diferite de generare de energie , de la o diversitate larga de consumatori, de pe piața de electricitate și preturi . Prelucrarea eficienta a acestor date este esențială în controlul și managementul optim al sistemelor energetice de tip smart grid. Principalul obiectiv al acestei activități este dezvoltarea și implementarea unui sistem de supervizare și control pentru optimizarea managementului activ într-o structura energetica smart grid. Rețeaua electrica actuala din campusul Universității Politehnica București, datorita arhitecturii prezente, poate fi transformata într-o configurație de tip “Polygrid’’, dotata cu sisteme inteligente pentru măsurarea parametrilor electrici, pentru comunicație, și pentru control și supervizare. Dezvoltarea și implementarea configurației Polygrid necesita cercetări experimentale pe platforme fizice, care integrează în principal surse de energie regenerabile.

 

Rețea inteligentă destinată monitorizării și controlului producerii distribuite a energiei electrice 

Operatorul național de transport al energiei electrice, TRANSELECTRICA, nu este interesat să ofere soluții de dispecerizare în cazul unităților de producție sub 5MW. În contextul în care politica UE, de reducere a emisiilor de CO2, promovează crearea de unități de producție a energiei din surse regenerabile (apă, vânt, soare, etc.), în ultimul timp, în UE și, în particular, în România, au fost instalate numeroase unități de producție cu putere medie instalată de cca 1 MW. Proiectul propus are în vedere crearea unui centru de control la care să fie conectați mai mulți producători individuali, astfel încât puterea centrului să depășească limita de 5MW impusă de operatorul TRANSELECTRICA. Specific proiectului propus este faptul că acesta acționează în mod distribuit ca și cum ar exista o singură centrală de putere instalată egală cu suma puterilor instalate de fiecare unitate (Centrală virtuală de producere a energiei electrice VPP – Virtual Power Plant).