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iCare:社群化智慧型居家照護─子計畫五:iCare:居家照護社群服務架構(1/3)

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Academic year: 2021

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行政院國家科學委員會專題研究計畫 期中進度報告

子計畫五:iCare:居家照護社群服務架構(1/3)

計畫類別: 整合型計畫 計畫編號: NSC93-2218-E-002-145- 執行期間: 93 年 10 月 01 日至 94 年 09 月 30 日 執行單位: 國立臺灣大學資訊管理學系暨研究所 計畫主持人: 曹承礎 共同主持人: 傅立成 報告類型: 精簡報告 處理方式: 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 94 年 10 月 3 日

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行政院國家科學委員會專題研究計畫期中報告

九十三年度 【 iCare:社群化智慧型居家照護-

子計畫五:iCare:居家照護社群服務架構(1/3) 】

計畫編號:NSC 93 - 2218 - E - 002 - 145 - 執行期限:93 年 10 月 1 日至 94 年 9 月 30 日 主持人:曹承礎 / 國立臺灣大學資訊管理學系暨研究所 共同主持人: 傅立成 / 國立臺灣大學資訊工程學系暨研究所

1 研究動機

目標

由於現代醫學科技的快速進步,二十一世紀的人口將呈現嚴重老化的 趨勢,獨居老人的數目也將會快速的增加,因而我們想要提出一套家庭照 護(Home Care)的系統架構,自動提供年長者在日常生活中所需要的服務, 並且可以避免他們在居家環境中所可能面臨到的危險,協助老年人能夠過 獨立自主的生活。 為了使系統架構更具有彈性,以因應居家環境的多變性,我們將採用 多重代理人(Multi-agent)的概念來實作系統,以達成家庭照護服務的目的, 而這個概念源自於自動化家庭(Home Automation)領域,[1]中應用多重代理 人的概念建構自動化家庭,並且實作出模擬系統。 而照護老人並不是一件單純的工作(task),不同的老人有著不同的需 求、不同的業者提供不同的照護服務、不同的疾病有不同的照護方法,為 因應這樣多樣的需求及服務,我們也將語意網(Semantic Web)與知識本體 (Ontology) 融入服務架構中,建構一個提供動態服務的家庭照護環境,以 便將最適當的服務給予適切的使用者。

2 系統架構

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圖一 Home Care Platform: Conceptual Architecture

如圖一所示,我們所提出的家庭照護概念架構主要分為五個層級,分 別為硬體設備層(Hardware Layer)、網路通訊層(Communication Layer)、多 重代理人層(Multi-agent Layer)、資源控管核心(Resource access control kernel)和應用層(Application Layer),另外由於家庭照護的資料往往牽涉個 人隱私,因此不管在上述的任何一層都需要考量資料安全的因素。以下我 們將分層簡述各層級的主要內容及目的: 硬體設備層(Hardware Layer) 家庭照護環境中最常有的硬體設備包含感測器(sensor)、攝影機(camera) 及收音設備(audio device),而硬體設備層主要的任務即為將上述三種設備 安置在家庭中適切的位置上,追蹤使用者在居家環境中的動態,達到照護 的目的。 網路通訊層(Communication Layer) 家庭照護的環境中,感測器為主要的追蹤儀器,因此在家庭照護的環 境中,感測器網路(sensor network)為主要的通訊環境,根據[3]所述,我們 將藉由感測器網路完成架構中網路通訊的目的。 多重代理人層(Multi-agent Layer)

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多重代理人層是我們系統中最主要邏輯控制的部分,其中又分為兩個 子層,分別是事件偵測與驅動子層(Event Detect & Trigger Sublayer)以及個 人化助理子層(Personal Assistant Sublayer),而在這兩個子層中分別有著不 同角色的代理人,事件偵測與驅動子層主要的工作為接受家庭照護設備 (home care devices)傳來的資訊,並進而判斷是否有事件發生。而個人化 助理子層主要的工作一旦事件偵測與驅動子層判斷有事件發生時,仍夠根 據個人的狀況及照護提供者所提供服務給予最適切的服務。以下將分別介 紹各子層中不同角色代理人所負責的工作: Space Agent: 由於家庭照護的環境中,家庭照護設備種類與數量的變化性相 當高,我們便利用 Space Agent 來當作實體設備與資源控管核心 (Resource access control kernel)之間的橋樑,此代理人主要的任務 就是接收家庭照護設備傳來的資訊,並且將此資訊適時的傳回給 資源控管核心處理;另外假如有任務需要實體設備去執行時,也 是透過此代理人來傳達指令。 Aggregation Agent: 當資源控管核心接收到來自 Space Agent 的資訊時,他便將此 資訊轉送到 Aggregation Agent 處理,而此代理人主要的工作就是 利用各個領域的知識本體(包括各種疾病或者是緊急與危險的事 件)來判斷傳入的資訊是否符合某個事件發生的條件。當此代理人 判斷出有事件發生時,他便將此事件的情況傳送給資源控管核心 處理。

Personal Preference Agent:

在家庭照護系統建立的初期,我們會先對使用者對於每一個事 件的處理偏好儲存成一個知識本體,在事件發生時,藉由已定義 的知識本體判斷出適切的解決方案,並依此解決方案的流程,將 其拆成數個工作(task),並且分派工作給工作代理人(task agent), 由工作代理人負責執行。 Task Agent: 工作代理人根據其預先定義好的領域知識(domain knowledge),將 其拆成適當的服務底稿(service script)[2],並與 UDDI(Universal Description Discovery Integration)或是服務註冊處(Service Registry) 相連結,透過語意配對(semantic match)找到適切的一些服務,並 且 將 服 務 組 合 (service composition) 、 服 務 協 商 (service coordination),完成 personal preference agent 所交付的工作。

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資源控管核心(Resource access control kernel)

資源控管核心的主要工作為負責管理整個觀念架構中的所有通訊 (communication),而架構中的資源包含所有的代理人、服務註冊處及環境 變數伺服器(Environment Variable Server)。除此之外,資源控管核心亦負責 事件衝突的解決(Event Conflict Resolution),一旦兩個事件解決方案彼此之 間有衝突,就需要由資源控管核心加以解決,產生新的解決方案流程。 應用層(Application Layer) 我 們 目 前 所 提 出 的 應 用 是 環 境 變 數 伺 服 器 (Environment Variable Server),他是家庭照護系統與外部網路聯繫的媒介,因此家庭照護者可藉 由環境變數伺服器獲得使用者的資訊,子女也可以透過環境變數伺服器取 得父母的資訊。除此之外,環境變數伺服器亦可收集外界資訊,以便於做 出更正確的決策。

圖二 Home Care Platform: Physical Architecture

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圖二為我們依據先前所提出的概念架構設計之實體系統架構圖,從圖 中我們就可以清楚的了解家庭照護設備、多重代理人、資源控管核心以及 環境變數伺服器之間的關係,而圍繞此架構所建立的環境便是現階段發展 之中心。

3 相關技術

相關技術含蓋 Event Driven Architecture (EDA)、Semantic Web 以及 Ontology。Event Driven Architecture 可以允許多重、難以預測、非同步的 事件,平行地發生並且觸發單一個動作。語意網將可提升配對的準確度。 知識本體是對群體共享的概念給予明確的表示形式。這些相關技術也會應 用在本次的家庭照護系統架構中。

4 參考文獻

1. Nng-Shiang Liang, Li-Chen Fu, and Chao-Lin Wu, “An Integrated, Flexible,

and Internet- based Control Architecture for Home Automation System in the Internet Era,” Proc. IEEE International Conference on Robotics and

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3. Ian F. Akyildiz, Weilian Su, Yogesh Sankarasubramaniam, and Erdal Cayirci,” A Survey on Sensor Networks”,Georgia Institute of Technology

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(7)

Semantic Web Technology,” Proceedings of the twelfth international conference on World Wide Web 2003, Pages 331 – 339

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參考文獻

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