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 én som er ledet av professor Anna-Lena Kjøniksen. Avdeling for informasjonsteknologi har delt inn sitt arbeid i to arbeidspakker som er ledet av henholdsvis Øystein Haugen og Harald Holone. 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.
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 1 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 skal støtte de tekniske installasjonene (WP1) og de menneskevennlige tjenestene (WP3). Det er tilknyttet en PhD til denne arbeidspakken, og enda en PhD i det assosierte ECSEL prosjektet Productive4.0.
1) Nettverk og Cloud
Et formål 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.
Vi har bygd en egen minicloud som vi kan bruke til eksperimentering med den logiske infrastrukturen.
2) Modularitet og abstraksjon
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 den daglige drift. Modularitet oppnås blant annet ved bruk av rammeverket Arrowhead Framework som vi jobber med i det industrirettede europeiske prosjektet Productive4.0.
Productive4.0 har over 100 europeiske partnere og rundt 100 millioner Euro i budsjett. Det norske konsortiet har to lokale industriaktører, Unger Fabrikker og Prediktor, begge fra Fredrikstad, samt SINTEF Digital i Oslo og TellU i Asker.
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 3 i det strategiske satsingsområdet er fokuset på tjenester og funksjonalitet som kan støtte hverdagen til beboerne. Formålet med arbeidspakken er å se på konkrete prosjekter som tar for seg samspillet 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 3 ser vi ikke utelukkende på løsninger som er direkte knyttet til infrastruktur fra arbeidspakke 2, 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.