Show simple item record

dc.contributor.advisorΜιχαήλ, Λοΐζος
dc.contributor.authorPapadatos, Spyridon
dc.contributor.otherΠαπαδάτος, Σπυρίδων
dc.coverage.spatialΚύπροςel_GR
dc.date.accessioned2022-03-28T08:28:12Z
dc.date.available2022-03-28T08:28:12Z
dc.date.copyright2022-03-28
dc.date.issued2021-11
dc.identifier.otherCOS/2021/00008el_GR
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11128/5105
dc.descriptionIncludes bibliographical references.el_GR
dc.description.abstractThe world becomes over time smarter, technology evolves rapidly in any scientific area and according to home electrical installations then interest is concentrating mainly in internet of things and smart systems section. Various technologies are involved in a smart facility with main purpose to reduce energy wasting costs, increase comfort and provide remote control and system information about the smart facility status from anywhere through a visualization platform that is designed for the user interaction. In an internet of things system many appliances are possible to be adapted such as lights control, motion detection, climate control, shutter and blinds control, security cameras. The amount of the connected devices to the internet is rapidly increasing, the next step is the support of the associated technologies of the web of things. (WoT). (Guinard, 2011) The main characteristic of the smart system components is the ability of the smart devices of communicating with each other in digital way. The communication between the devices applied by using smart device communication protocols. The smart devices are translating the natural world different signal to a digitized information that can be transferred through the smart device interconnected network and also through a gateway to third party system for extending the flexibility of information usage. (Gubbi, 2013, p. 1645 1660) (Pelesic, 2021) The smart devices are having a great impact according to the market, stakeholders are producing billions of devices in yearly bases for fulfil the customer needs for smart control, cost reduce and facility management. According to Statista predictions for 2025 the amount of the installed smart devices will reach the 30.9 billion devices. The increased amount of the installed smart devices will increase the facility management and control exponentially. (Vailshery, 2021) The user is involving to control more complex smart systems when increasing the smart installation. A possible solution would be the adaptation of different smart technologies that are providing the ability to make things easier to control without any technical knowledge experience. The voice assistants are having a great impact in to the market as a secondary control of a smart system. The main control of a smart system from the user is applied through a dashboard that is in most of cases compatible with mobile devices, tablets and computers. The voice assistant understands the user simple commands through its speech recognition model which is the most important part of a virtual assistant. The speech recognition system consists complex neural networks for the speech recognition creation models procedure. Convolutional Neural Networks (CNN) are better v choice because are providing more accuracy and less validation accuracy considering the comparison with Basic Neural Networks. (Patil, 2021) The user is interacting with the system with main criteria the simple control, reliability and operability. Many techniques have been applied in the past and are under development for making things easier to control for the user and the installers because these methods will increase the market benefits and the user amount because no dedicated knowledge is required for the usage of the system. The voice assistants are mainly use cognitive services and artificial intelligence for understand voice and natural language through a device or service. The voice assistants are beginning to be more popular through smart phones but also having a great impact to smart homes according to the people trend life at the beginning. People adapted and became familiar with kind of technologies for simple tasks control and information for their facility. (Uma, 2019) Automation is one of the most complex area that users are providing investments for earn time and money by reducing energy without losing their comforts. Automation are dedicated function routines that are providing features that are considering procedures that are triggered without supervision in the most of cases. Google assistant and Alexa are opening the path by making the intelligent platforms more friendly for the user. The microcontrollers, open coding sources and electronic equipment are providing support to many intelligent solutions that discovered from many scientists, engineers, student and people that is involved with the innovation. (Singh, 2019) The automation tasks are complicated, and many times are created from the KNX partners or the system administrators. The user doesn’t have the ability anytime to know which automation must apply for reaching the desired result that automation is pointing. Many automations, scripts, events and scenes can be part of the system. By taking in to account the user demands for simple control in parallel with the market increment according to statistics considering the smart devices this dissertation introduces a method for simplify internet of things control by pointing mainly in the automation area by applying cognitive, artificial intelligence techniques and natural language processing for adapting the user demands through conversational way. (Patil, 2021) The user is difficult to remember the name or the ability of any automation, script, event or scene of the smart system. The conversational ability of the user is taking in advance to create a voice assistant that can understand and point to the most significant system spot according to the user conversational description. The user conversational description will trigger a query of many complex functions that the user had to do nothing about it, without technical knowledge describes the action, the spot of interest or the point of process and the voice assistant understands and reacts by approaching one or more-point targets by taking in advance the user description classification scores and phrases similarities. The control of a complex congested ecosystem applied according to this dissertation in real time for providing the significance of the applied result by adapting cognitive services. The artificial intelligence, cognitive behavior and natural language processing was applied through google cloud services and Dialogflow Essential mechanisms for succeed the conversational patterns and system interaction with the KNX and MQTT servers. (Hager, 2021) (Raspberry, n.d.) (HomeAssistant, n.d.) The google cloud and Dialogflow essentials services became interconnected with the appliance of fulfilment webhook with the ecosystem. The google Dialogflow provides according to our knowledge until now small talk, Machine learning algorithms and is understanding the user expressions with the appliance of logical agents. (Patil, 2021) The user provides a conversational request, and the cognitive engine is classifying the request and produce an action to the system for applied in the real world through KNX and MQTT components mainly. The creation complex and congested ecosystem for experimentation purposes it is critical for receive the installation issues, the validity, the operability, the interoperability and the control things simplification by adapting a dedicated conversational voice assistant for point significant system elements. The combination of many communication protocols that are collaborating through the cloud for room control by pointing for example an HVAC system and analyze the received data is an innovation progress for the smart facilities installations. (Vanus, 2018) The experiment was placed in real time with the user to take the control of the ecosystem for providing their opinion about reducing complexity according to their technical skills and knowledge. The experimental procedure was applied by providing simple information to the user through the voice assistant and a simple advice guide for task completion. The users interacted with the system instantly and their experience is reflected to their responses according to the statistics pie charts that was collected through google questionnaire. Considering the results which arose of the conversational dedicated voice assistant proposed method, succeed to simplify things for the users. Although people according to the experiment results most of the individuals are afraid to provide trust to artificial intelligence engines for having the full control of more personal features. Considering to the system appliance improvements are needed for the future to be applied in industry with more dedicated and flexible natural language processing models and training for adapting more complex demands that are pointing to more simple descriptive commands. Considering the natural language processing modeling in parallel with the experiment, revealed that as simple the user phrase is, is more difficult for the cognitive system to classification and recognize the user demand when applied in complex headers and procedure descriptive requests. More dedicated natural language processing models is proposed for the future for adapting the user different areas of different interests according to industrial application, smart home, hospital and cities for applying cognitive system interactions.el_GR
dc.format.extentxvi, 181 σ. ; 30 εκ.el_GR
dc.languageenel_GR
dc.language.isoenel_GR
dc.publisherΑνοικτό Πανεπιστήμιο Κύπρουel_GR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/closedAccessel_GR
dc.subjectΣυστήματα υπολογιστικού νέφουςel_GR
dc.subjectCloud computing systemsel_GR
dc.subjectSecurity and privacy in cloud computingel_GR
dc.titleIntegration of IoT and cloud services in a home automation assistantel_GR
dc.typeΜεταπτυχιακή Διατριβήel_GR
dc.description.translatedabstractΟ κόσμος με τον καιρό γίνεται όλο και πιο έξυπνος, η τεχνολογία εξελίσσεται γρήγορα σε κάθε επιστημονικό τομέα και σύμφωνα με τις οικιακές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις το ενδιαφέρον συγκεντρώνεται κυρίως στις τεχνολογίες των internet of things και των έξυπνων συστημάτων. Οι τεχνολογίες οι οποίες εμπλέκονται σε μια έξυπνη εγκατάσταση ποικίλουν με κύριο στόχο τη μείωση του κόστους με βάση την εξοικονόμηση ενέργειας, την άνεση και την παροχή υπηρεσιών απομακρυσμένου ελέγχου και την διαχείριση των πληροφοριών τις οποίες παρέχουν τα έξυπνα συστήματα οι οποίες αντικατοπτρίζουν την κατάσταση της έξυπνης εγκατάστασης από οπουδήποτε. Οι ιδιότητες και τα χαρακτηριστικά της εγκατάσταση μπορούν να προσεγγιστούν μέσω τις πλατφόρμας οπτικοποίησης η οποία έχει σχεδιαστεί για την αλληλεπίδραση του χρήστη με το έξυπνο σύστημα. Σε ένα σύστημα δικτύου διασυνδεδεμένων έξυπνων συσκευών και ψηφιακών οντοτήτων είναι δυνατό να προσαρμοστεί και να συνδυαστεί πληθώρα τύπων συσκευών οι οποίες συντελούν στον έλεγχο των φωτιστικών σημείων, την ανίχνευση της κίνησης, των έλεγχο του κλιματισμού, των έλεγχο των ρολών/περσίδων και των καμερών ασφαλείας. Το κύριο χαρακτηριστικό των στοιχείων ενός έξυπνου συστήματος είναι η ικανότητα των έξυπνων συσκευών να επικοινωνούν και αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους σε ψηφιακό επίπεδο. Η επικοινωνία μεταξύ των συσκευών εφαρμόζεται με την εφαρμογή ανοιχτών πρωτοκόλλων επικοινωνίας τα οποία διέπουν την τυποποίηση των έξυπνων συσκευών με στόχο την εξασφάλιση της συμβατότητας μεταξύ τους. Οι έξυπνες συσκευές μεταφράζουν τα διάφορα σήματα τα οποία λαμβάνουν από το εξωτερικό περιβάλλον σε ψηφιακή μορφή με αποτέλεσμα η πληροφορία να έχει την δυνατότητα μεταφοράς μέσω του διασυνδεδεμένου δικτύου έξυπνων συσκευών και παράλληλα την προώθηση τους σε άλλες διαδικτυακές πλατφόρμες διαχείρισης διαφορετικές από αυτές τις οποίες παρέχει ο κατασκευαστής με στόχο την αύξηση της ευελιξίας της χρήσης πληροφοριών. Οι έξυπνες συσκευές έχουν μεγάλο αντίκτυπο σε εμπορικό επίπεδο, οι κατασκευαστές παράγουν δισεκατομμύρια συσκευές σε ετήσια βάση για να ικανοποιήσουν τις ανάγκες των πελατών για έξυπνο έλεγχο, μείωση κόστους και διαχείριση των έξυπνων εγκαταστάσεων. Σύμφωνα με τις προβλέψεις της ιστοσελίδας Statista για το 2025, ο αριθμός των εγκατεστημένων έξυπνων συσκευών θα φτάσει τα 30,9 δισεκατομμύρια. Η αυξημένη ποσότητα των εγκατεστημένων έξυπνων συσκευών αναμένεται ότι θα αυξήσει εκθετικά την δυσκολία διαχείρισης και τον έλεγχο της εγκατάστασης. ix Ο χρήστης καλείται να ελέγξει πιο σύνθετα και περίπλοκα έξυπνα συστήματα με την εφαρμογή διαφορετικών τεχνολογιών οι οποίες προσφέρουν τη δυνατότητα να διευκολύνουν τον έλεγχο των έξυπνων συσκευών. Οι βοηθοί φωνής έχουν μεγάλο αντίκτυπο στην αγορά ως δευτερεύων έλεγχος ενός έξυπνου συστήματος. Ο κύριος έλεγχος ενός έξυπνου συστήματος από τον χρήστη εφαρμόζεται μέσω κάποιας πλατφόρμας η οποία στις περισσότερες περιπτώσεις είναι συμβατή με φορητές συσκευές, tablet και υπολογιστές. Ο χρήστης αλληλοεπιδρά με το σύστημα με κύριο κριτήριο τον απλό έλεγχο. Έχουν εφαρμοστεί πολλές τεχνικές στο παρελθόν για την ανάπτυξη συστημάτων διευκόλυνσης ελέγχου του χρήστη και των εγκαταστατών, λόγω του ότι αναμένεται με την εφαρμογή αυτών των μεθόδων θα προκληθεί αύξηση της αγοράς με βάση την αύξηση ζήτησης από τον χρήστη, λόγω του ότι δεν απαιτούνται ειδικές γνώσεις για τη χρήση πολύπλοκων συστημάτων. Οι βοηθοί φωνής χρησιμοποιούν κυρίως γνωστικές υπηρεσίες και τεχνητή νοημοσύνη για την κατανόηση της φωνής και της φυσικής γλώσσας μέσω μιας συσκευής ή μιας υπηρεσίας. Οι βοηθοί φωνής είναι δημοφιλείς στα έξυπνα τηλέφωνα, αλλά έχουν επίσης μεγάλη επίδραση στους ανθρώπους οι οποίοι διαθέτουν έξυπνα σπίτια. Οι άνθρωποι προσαρμόστηκαν και εξοικειώθηκαν με είδη τεχνολογιών για τον έλεγχο απλών εργασιών και πληροφορίες για τις εγκαταστάσεις τους. Ο αυτοματισμός είναι ένας από τους πιο σύνθετους τομείς όπου οι χρήστες παρέχουν επενδύσεις για να κερδίσουν χρόνο και χρήμα μειώνοντας την ενέργεια χωρίς να υστερούν σε άνεση. Οι αυτοματισμοί είναι ειδικές λειτουργίες ρουτίνας οι οποίες παρέχουν δυνατότητες οι οποίες εξετάζουν κάποιες παράμετρούς και ενεργοποιούνται αυτόματα χωρίς να είναι απαραίτητη η ανθρώπινη επίβλεψη στις περισσότερες περιπτώσεις. Οι εργασίες αυτοματισμού είναι περίπλοκες και πολλές φορές δημιουργούνται από τους συνεργάτες των KNX συστημάτων ή γενικότερα από τους διαχειριστές του συστήματος. Ο χρήστης εμφανίζει δυσκολίες στο να γνωρίζει ποιος αυτοματισμός θα πρέπει να μπει σε εφαρμογή ώστε να φτάσει στο επιθυμητό αποτέλεσμα το οποίο θα υλοποιήσει ο αυτοματισμός. Πολλοί αυτοματισμοί, σενάρια (scripts), γεγονότα και σκηνές μπορούν να αποτελούν μέρος του συστήματος. Λαμβάνοντας υπόψη τις απαιτήσεις των χρηστών για απλό έλεγχο παράλληλα με την αύξηση της ζήτησης και σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία σχετικά με τις έξυπνες συσκευές, αυτή η διατριβή προτείνει μια μέθοδο για την απλούστευση του ελέγχου των x έξυπνων συστημάτων στοχεύοντας κυρίως στον τομέα του αυτοματισμού με την εφαρμογή τεχνικών γνωσιακής, τεχνητής νοημοσύνης και επεξεργασία φυσικής γλώσσας για την προσαρμογή των απαιτήσεων του χρήστη μέσω συνομιλίας. Ο χρήστης είναι δύσκολο να θυμηθεί το όνομα ή την ικανότητα οποιουδήποτε αυτοματισμού, σεναρίου, γεγονότος ή σκηνής του έξυπνου συστήματος. Η ικανότητα συνομιλίας του χρήστη με τον βοηθό φωνής χρειάζεται εκ των προτέρων η δημιουργία ενός φωνητικού βοηθού ο οποίος έχει την δυνατότητα κατανόησης της φυσικής γλώσσας σε ανώτερο επίπεδο υποδεικνύοντας με αυτό τον τρόπο ένα από τα πιο βασικά χαρακτηριστικά του συστήματος το οποίο λειτουργεί λαμβάνοντας και αξιοποιώντας την περιγραφή κάποιας λειτουργίας την όποια έλαβε με την μέθοδο συνομιλίας με το χρήστη. Η περιγραφική συνομιλία με το χρήστη θα ενεργοποιήσει ένα αίτημα πολλών πολύπλοκων λειτουργιών όπου ο χρήστης δεν χρειάζεται να προβεί σε κάποια ενέργεια γι' αυτό, χωρίς τεχνικές γνώσεις απλά περιγράφει το αποτέλεσμα ή την λειτουργία την οποία χρειάζεται να πετύχει και ο βοηθός φωνής κατανοεί και αντιδρά προσεγγίζοντας ένα ή περισσότερα εύστοχα τεχνικά σημεία λαμβάνοντας εκ των προτέρων τις βαθμολογίες ταξινόμησης περιγραφής του χρήστη οι οποίες είναι βασισμένες στις ομοιότητες των φράσεων. Ο έλεγχος ενός σύνθετου συμφορημένου οικοσυστήματος εφαρμόζεται σύμφωνα με την παρούσα διπλωματική εργασία σε πραγματικό χρόνο για την παροχή της σημασίας του εφαρμοσμένου αποτελέσματος με την προσαρμογή των γνωστικών υπηρεσιών. Η τεχνητή νοημοσύνη, η γνωστική συμπεριφορά και η επεξεργασία φυσικής γλώσσας εφαρμόστηκαν μέσω των υπηρεσιών google cloud και των βασικών μηχανισμών διαλόγου για την επιτυχία των μοντέλων συνομιλίας και της αλληλεπίδρασης του συστήματος με τους διακομιστές KNX και MQTT. Το google cloud και οι Dialogflow essential υπηρεσίες συνδέθηκαν με την εφαρμογή webhook fulfilment με το οικοσύστημα. Ο χρήστης παρέχει ένα αίτημα συνομιλίας και η γνωστική μηχανή ταξινομεί το αίτημα του παράγοντας μια ενέργεια ανάλογα με την περίπτωση στο σύστημα για εφαρμογή στον πραγματικό κόσμο μέσω των κύριων στοιχείων KNX και MQTT συσκευών. Το περίπλοκο και συμφορημένο οικοσύστημα δημιουργήθηκε για πειραματικούς σκοπούς και είναι ζωτικής σημασίας για την εφαρμοσμένη απλοποίηση των ζητημάτων χειρισμού της εγκατάστασης, της εγκυρότητας, της λειτουργικότητας, της διαλειτουργικότητας και του ελέγχου με την προσαρμογή ενός αποκλειστικού ειδικού βοηθού φωνής συνομιλίας για την προσέγγιση σημαντικών σημείων του συστήματος Το πείραμα εφαρμόστηκε σε πραγματικό χρόνο με τον χρήστη να αναλαμβάνει τον έλεγχο του οικοσυστήματος για να προσφέρει τη γνώμη του σχετικά με τον στόχο της μείωση της πολυπλοκότητας σύμφωνα με τις τεχνικές του δεξιότητες και γνώσεις. Η πειραματική διαδικασία εφαρμόστηκε με την παροχή απλών πληροφοριών στον χρήστη μέσω του φωνητικού βοηθού και ενός απλού οδηγού συμβουλών για την ολοκλήρωση της εργασίας. Οι χρήστες αλληλοεπίδρασαν με το σύστημα άμεσα και η εμπειρία τους αντικατοπτρίζεται στις απαντήσεις τους σύμφωνα με τα στατιστικά γραφήματα πίτας που συλλέχθηκαν μέσω του ερωτηματολογίου google. Λαμβάνοντας υπόψη τα αποτελέσματα τα οποία προέκυψαν από την προτεινόμενη μέθοδο συνομιλίας με τον γνωσιακό πράκτορα μέσω φωνής, έγινε εφικτή η απλοποίηση του ελέγχου για τους χρήστες. Παρόλα αυτά σύμφωνα με την γνώμη των περισσότερων συμμετεχόντων και τα αποτελέσματα του πειράματος, τα περισσότερα από τα άτομα φοβούνται να παράσχουν εμπιστοσύνη σε μηχανές τεχνητής νοημοσύνης για τον πλήρη έλεγχο περισσότερων προσωπικών χαρακτηριστικών. Λαμβάνοντας υπόψη το σύστημα, απαιτούνται βελτιώσεις στο γνωσιακό μοντέλο για το μέλλον ώστε να προσεγγιστεί η δυνατότητα εφαρμογής στη βιομηχανία με πιο εξειδικευμένα και ευέλικτα μοντέλα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας και εκπαίδευσης για την προσέγγιση πολύπλοκων εντολών με πιο εύκολο τρόπο και πιο απλές λέξεις. Λαμβάνοντας υπόψη τη μοντελοποίηση επεξεργασίας φυσικής γλώσσας παράλληλα με το πείραμα, αποκαλύφθηκε ότι όσο απλή είναι η φράση την οποία παρέχει ο χρήστης, είναι πιο δύσκολο για το γνωστικό σύστημα να ταξινομήσει και να αναγνωρίσει τη ζήτηση του χρήστη όταν εφαρμόζεται σε σύνθετες κεφαλίδες και περιγραφικά αιτήματα διαδικασίας. Προτείνονται πιο ειδικά μοντέλα επεξεργασίας φυσικής γλώσσας για το μέλλον για την προσαρμογή του χρήστη σε διαφορετικές περιοχές διαφορετικών ενδιαφερόντων σύμφωνα με τις βιομηχανικές εφαρμογές, το έξυπνο σπίτι, το νοσοκομείο και τις πόλεις για την εφαρμογή αλληλεπίδρασης με τα γνωσιακά συστήματα.el_GR
dc.format.typepdfel_GR


Files in this item

Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record