Teknologi – energi – samfunn

Innenfor Høgskolen i Østfolds faglige strategiske satsningsområde Teknologi, energi og samfunn er Avdeling for  informasjonsteknologi involvert i prosjektet Brukerstyrt Innovasjon i Smarthus for energi og helse i et samarbeid med Avdeling for Ingeniørfag.
 
Tenk deg et hus i en by. Dette huset og menneskene som skal bo der er en del av samfunnet. Tenk deg at du kan dele huset i tre nivåer: grunnmuren, selve huset med alt det inneholder av sensorer og systemer, og menneskene som bor der med ulike behov. Hva skal til for å møte mennesker og samfunnets behov for energi og velferd i byer i fremtiden?
 
Disse tre nivåene har vi brukt til å dele inn forskningsprosjektet i arbeidspakker. Avdeling for ingeniørfag forsker på fundamentene huset står på, materialene, energi som brukes. Dette er arbeidspakke en som er ledet av Professor Anna-Lena Kjønigsen. Avdeling for informasjonsteknologi har delt inn sitt arbeid i to arbeidspakker. Den ene arbeidspakken, "Logisk Infrastruktur", forsker på infrastrukturen i huset og hvordan denne snakker med brukerne og samfunnet rundt (her inngår IoT og MaskinLæring/BigData). Den andre arbeidspakken, "Tjenester og funksjonalitet", har brukernes behov i fokus, og gruppen vil sammen med slagpasienter på Sunnaas utvikle tjenester som de har bruk for når de flytter tilbake til hjemmene sine.

Gjennomgående metoder og prinsipper

Gjennomgående for alle arbeidspakkene er målet om gode innovasjonsprosesser og produkter som blir tatt i bruk også utenfor laboratoriet og akademia. Vi har derfor et prosjekt som går på tvers av arbeidspakkene, og ser på hva som skal til for å nå dette målet:

1) Verdiskaping og innovasjon på tvers av tradisjonelle organisasjonsgrenser

For å oppnå målet med "Brukerstyrt innovasjon i smarthus for energi og helse" er det et viktig aspekt å finne ut hvilke prosesser og strukturer som fremmer vellykkede innovasjonsprosesser. Det hjelper lite med fantastiske nye produkter og tjenester dersom de ikke blir vellykket realisert ut til kunden. Nye og innovative tjenester beregnet på smarthus for energi og helse er ofte av tverrfaglig natur, ikke bare med hensyn på teknologi, men også med hensyn til tjenester som kombinerer smarte energiløsninger med helsebringende systemer. Smarthuset skal ikke bare være energieffektivt, det skal også være brukervennlig og komfortabelt å bo i. Dette setter ekstra utfordringer i forhold til innovasjonsprosesser som går på tvers av fagområder og krysser tradisjonelle organisasjonsgrenser. I dette prosjektet utforsker vi prosessene bak verdiskaping og innovasjon innenfor tjenesteutvikling, med spesielt fokus på prosesser som går på tvers av tradisjonelle organisasjonsgrenser. Det er knyttet én stipendiat til dette prosjektet.

Teknisk infrastruktur

Formålet med arbeidspakke én er å utvikle brukervennlige, bærekraftige og ressurseffektive løsninger, materialer og styringsteknologi for framtidens bygg. Disse skal senere kobles opp mot arbeidspakke tre via arbeidspakke to.

Eksempler på prosjekter som inngår i arbeidspakke én er:

1) Micro-encapsulated phase change materials in concrete

Dette prosjektet er finansiert av Norges Forskningsråd, og inkluderer fire stipendiater samt en rekke eksterne samarbeidspartnere. Betong som er tilsatt mikrokapsler med et faseovergangsmateriale som smelter ved romtemperatur kan brukes til å stabilisere romtemperaturen, og derved spare energi til oppvarming/nedkjøling. Kapslene reduserer imidlertid styrken til betongen. I dette prosjektet jobber vi med å finne årsakene til hvorfor betongstyrken blir redusert, for å kunne utvikle et optimalt system både med hensyn til energilagringskapasitet og materialstyrke.

2) Saltvannskraftverk basert på hydrogeler.

Dette prosjektet involverer én stipendiat, og vil se på muligheten til å utvinne energi fra elvemunninger der ferskvann møter saltvann. Saltvannskraftverk som benytter seg av osmotisk trykk er avhengig av en membranteknologi som har en rekke utfordringer. I dette prosjektet ønsker vi å utvikle en teknologi som ikke er avhengig av membraner, men som isteden baserer seg på svelling/desvelling-egenskapene til hydrogeler. Et slikt system kan føre til en relativt enkel teknologi, som har potensiale mot det private markedet.

3) Micro Smart House in Arctic Climate

Målet med dette prosjektet er å finne ut hva som skal til for å kunne forsyne sitt eget hus 100% av eget energiforbruk, praktisk sett lage all strøm man trenger selv. Dette er en spesiell utfordring i arktiske klima hvor vintertemperaturen kan bli svært lav, kombinert med mangel på sollys, snøstormer og nedising.

“Logisk Infrastruktur”

Logisk Infrastruktur er limet i satsningsområdet om smarthus og velferd, mellom de tekniske installasjonene (WP1) og de menneskevennlige tjenestene (WP3).

Formålet med denne arbeidspakken er å utforske de mulighetene som ligger i kommunikasjon mellom de forskjellige tekniske komponentene (herunder sensorer og forsyningssystemer), datafangst, -lagring og -analyse.

Et viktig prinsipp i arbeidspakken er modularitet, dvs. at det skal være så enkelt som mulig å videreutvikle og erstatte deler av infrastrukturen uten at dette går på bekostning av boligens daglige drift.

Den logiske infrastrukturen skal kunne benyttes i WP3, slik at terskelen for innovasjon og fremforsking av nye tjenester og funksjonalitet i WP3 blir så lav som mulig, og også robust med tanke på endringer i den logiske infrastrukturen.

Den logiske infrastrukturen vil være cyber-physical systemer for ulike formål. Vi vil forske på hvordan slike cyber-fysiske systemer bør modelleres og implementeres for å understøtte effektiv design som er robust for endringer og velegnet for sanntidsanalyse. Også big data med maskinlæring og cloud teknologi vil være sentralt i arbeidspakka.

"Tjenester og funksjonalitet"

I arbeidspakke tre i det strategiske satsingsområdet "Brukerdrevet Innovasjon i smarthus for energi og helse" er fokuset på tjenester og funksjonalitet som kan støtte hverdagen til beboerne.  Formålet med arbeidspakken er å se å konkrete prosjekter som tar for seg sammspillet mellom menneskene og teknologien for å skaffe til veie kunnskap om hvilke tjenester og hva slags funksjonalitet som kan bidra til en bedre hverdag, og hvordan disse kan utformes.
 
Helt sentralt i arbeidspakken står prinsippet om brukermedvirkning.
Vi har valgt begrepet "brukerdrevet" bevisst for å understreke at brukerne skal være aktive deltakere i valg av og utforming av teknologien, ofte gjennom Participatory Design (deltakende design).
 
I arbeidspakke tre ser vi ikke utelukkende på løsninger som er direkte knyttet til infrastruktur fra arbeidspakke to, men samspillet mellom de to arbeidspakkene vil være førende der det er relevant.

Eksempler på prosjekter som er igang i arbeidspakke tre er:

1) Den interaktive målplanen

Dette prosjektet (som har en tilknyttet PhD-stipendiat) undersøker på hvilken måte teknologi som f.eks. nettbrett kan støtte rehabiliteringen til pasienter med slag eller annen brått oppstått hjerneskade med kognitivt utfall.  Prosjektet gjennomføres i tett samarbeid med Sunnaas sykehus HF.  Sentralt i prosjektet er målplanen som er utarbeidet i samarbeid mellom helsepersonell og pasient, og som beskriver de aktivitetene og målene som skal oppnås i løpet av rehabiliteringen.

2) Innovasjonsreisen - velferds- og helseteknologi

I et samarbeid mellom Avdeling for informasjonsteknologi og Avdeling for helsefag følger vi Fredrikstad Kommunes innovasjonsreise der ny teknologi og organisering av helsetjenester skal innføres for å styrke tjenestetilbudet og ivareta brukermedvirkning.  Spesielt fokuset på ny teknologi i dette prosjektet er relevant for arbeidspakke tre.

3) Talegjenkjenning som interaksjonsform

I samarbeid med Institutt for energiteknikk (Ife) og Edda Systems undersøkes i et masterprosjekt hvilke muligheter som ligger for bruk av talegjenkjenning for interaksjon med datasystemer. Masterprosjektet blir utført i sammenheng med flyveledere (Air Traffic Control, ATC), og har stor overføringsverdi til smarthjem der naturlig interaksjon med ny teknologi i hjemmet står sentralt.