Volume 50, Issue 1

Ambient Intelligence (AmI) is about smart everyday technology that makes sense. The concept refers to electronic environments that are sensitive and responsive to the presence of people. The paradigm relates to a vision on digital systems for the years 2010–2020 which was developed in the late nineties of the past century, and which has become quite influential worldwide in the development of new concepts for information processing. The novel and disruptive element of the vision is that it combines in a unique way elements from multi-disciplinary fields such as electrical engineering, computer science, industrial design, user interfaces, and cognitive sciences into highly integrated systems by a user-centered design approach. Zusammenfassung Ambient Intelligence (AmI) ist alles, was in Bezug auf smarte alltägliche Technologie Sinn macht. Das Konzept bezieht sich auf elektronische Umgebungen, die sensitiv und reaktiv auf die Präsenz von Menschen sind. Das Paradigma steht in Beziehung zu einer Vision der digitalen Systeme für die Jahre 2010–2020, die in den späten neunziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelt wurde und die einen starken weltweiten Einfluss auf die Entwicklung neuer Konzepte in der Informationsverarbeitung genommen hat. Das neuartige und bahnbrechende Element der Vision ist die einmalige Art und Weise, wie Elemente von multidisziplinären Bereichen wie Elektrotechnik, Informatik, Industrie Design, Benutzer-Schnittstellen und Kognitive Wissenschaften in hoch integrierten Systemen auf der Basis eines benutzerzentrierten Entwurfsvorgehens integriert werden.

Ambient Intelligence (AmI) introduces a paradigm shift that will influence the realization approaches for future devices and applications as well as the development of smart environments. Consequently, AmI raises new challenges with regard to underlying technologies and software architectures. This article analyses state-of-the-art solutions for smart environments, describes the consequences of the AmI paradigm shift in detail, and identifies the resulting research issues. These main research points are motivation for the EU-IST project PERSONA. Based on Ambient Assisted Living (AAL) use cases, the technological requirements for smart environments are identified and criteria for their qualification are given. Finally this article proposes a functional architecture that will be the basis for future implementations of the PERSONA scenarios.

Ambient Intelligence refers to the vision of computationally-enriched environments that are sensitive and responsive to the presence, intention and activity of people. We extend this vision from personal to the business and industrial domain and describe a technological framework that can be leveraged in both worlds. Zusammenfassung Ambient Intelligence repräsentiert die Vision von elektronisch angereicherten Umgebungen, die sensitiv auf die Präsenz, Absichten und Aktivitäten von Personen reagieren. Wir erweitern diese Vision von der privaten in die geschäftliche und industrielle Domäne und beschreiben ein Technologie-Framework, das in beiden Domänen eingesetzt werden kann.

The terms “Ubiquitous Computing”, “Wearable Computing”, and “Ambient Intelligence” are discussed and it is shown that the methodology of Living Labs will be crucial to the success of Wearable Computing. Research problems such as energy supply and power management, wearable user interfaces, context detection, and user acceptance and usability are described and illustrated by examples taken from the EU Integrated Project wearIT@work showing how Living Labs are used introducing the technology in practice. Zusammenfassung Die Begriffe „Ubiquitous Computing”, „Wearable Computing” und „Ambient Intelligence” werden gegenüber gestellt und es wird argumentiert, dass die Methode „Living Lab” kritisch für eine erfolgreiche Einführung des Wearable Computing in der Praxis ist. Forschungsfragen wie Stromversorgung, Benutzungsschnittstellen, Kontexterkennung und Akzeptanz durch die BenutzerInnen werden diskutiert und anhand des EU-integrierten Projekts wearIT@work wird der Nutzen von Living Labs für die Einführung in der Praxis an Beispielen erläutert.

The vision of ambient intelligence is to embed computing and communication capabilities into nearly everything, namely the environment, objects, or even clothing. Even though there have been great advances in mobile computing and communication in general many important research issues remain. A particularly challenging research topic is the question of how to interact unobtrusively and in a seamless way with users in a mobile setting. In order to realize the vision of ambient intelligence context awareness is often seen as a means to make the computing tasks sensitive to the situation and the user's needs. Ultimately, context awareness may support and enable seamless interaction and communication between human users and pervasive computing environments. This paper gives a taxonomy and an overview of research in sensing for ambient intelligence. It also discusses open and fundamental challenges which need to be addressed. Zusammenfassung Die Vision der Ambient Intelligence ist es, Rechner und Kommunikationsfähigkeiten in nahezu alles einzubetten — von der Umgebung über Objekte bis hin zu Kleidung. Auch wenn auf den Gebieten des mobilen Rechnens und der mobilen Kommunikation enorme Fortschritte erzielt wurden, bestehen immer noch große Herausforderungen. Eine der wichtigsten Herausforderungen ist die unaufdringliche und einfache Mensch-Maschine-Interaktion in mobilen Szenarien. Da Kontextbewusstsein die unaufdringliche Mensch-Maschine-Interaktion und Kommunikation ermöglichen könnte, wird dieses oft als eine zentrale Voraussetzung erachtet, um die Vision der Ambient Intelligence zu verwirklichen. Dieser Artikel beschreibt eine Taxonomie und gibt einen Überblick der Forschung in Kontextbewusstsein für Ambient Intelligence. Es werden insbesondere offene und fundamentale Herausforderungen des Kontextbewusstseins diskutiert.

Intelligent assistants need precise knowledge about activity sequences and the habits of their users so as to support them in an adequate manner. The following contribution addresses an approach to user support, which takes advantage of the object centred nature of many day-to-day activities. By means of application examples from the everyday, we illustrate how a combination of smart items and digital memories allows for realizing innovative support mechanisms, which take into account static knowledge about objects as well as situational observations and historical data. Here, we devote special attention to applications originating from the sharing of data gathered this way between users and systems. Zusammenfassung Intelligente Assistenten benötigen präzises Wissen über Handlungsabläufe und Gewohnheiten ihres Benutzers, um diesen in adäquater Weise unterstützen zu können. Der folgende Beitrag behandelt einen Ansatz zur Benutzerunterstützung, der sich die objektzentrierte Natur vieler Alltagshandlungen zu Nutze macht. Wir illustrieren anhand von Anwendungsbeispielen, wie durch die Kombination von Smart Items und digitalen Gedächtnissen innovative Formen der Benutzerunterstützung möglich werden, die statisches Wissen über Objekte mit dynamischen Informationen und historischen Daten kombinieren. Besondere Aufmerksamkeit widmen wir hierbei Anwendungsmöglichkeiten, die aus dem Austausch der so gewonnenen Daten zwischen Benutzern und Systemen entstehen.

Humans are getting permanently older. Age-related disabilities and diseases increase dramatically with growing age, and often force the respective persons to continue their life in nursing homes. Can ambient-intelligent technology help to extend a self-conducted life of elderly people in their own homes? This article attempts to provide answers to this question. We present the concept of an AmI-based assistance system which detects actual emergencies and tries to avoid their occurrence. Zusammenfassung Die Menschheit wird immer älter. Altersbedingte Erkrankungen und Behinderungen nehmen mit fortschreitendem Alter dramatisch zu und zwingen die Betroffenen immer häufiger zum Weg ins Pflegeheim. Kann ambient-intelligente Technologie helfen, ein selbst bestimmtes Leben älterer Menschen in ihren eigenen vier Wänden zu verlängern? Darauf versucht dieser Aufsatz, Antworten zu geben. Es wird das Konzept eines AmI-gestützten Assistenzsystems vorgestellt, das akute Notfälle erkennt und versucht, ihrem Eintritt vorzubeugen.

Highly automised intralogistic systems are an example of domains in intelligent environments. Based on the state of the art of intralogistic order-picking this article describes the use of agent and RFID technologies, the multi-agent simulation und the development of smart boxes, leading consequently to a completely autonomous design of the material flow within cellular transport systems.

The estimation of motion information from image sequences is one of the key problems in computer vision. In this context, global optimisation methods play an important role, since they allow for both a precise and dense estimation of the displacement field between consecutive frames. This thesis contributes in two ways to the research in motion analysis: (I) On one hand, novel models for optimisation techniques are presented that yield the most accurate results in the entire literature. (II) On the other hand, specifically adapted multigrid algorithms are developed, that enable the computation of the results in real-time. Thus, for the first time, it becomes possible to apply such high accuracy techniques also in practice.