Titulo Estágio
ISABELA: Uma aplicação móvel que promove um melhor desempenho académico
Áreas de especialidade
Comunicações, Serviços e Infraestruturas
Local do Estágio
DEI-FCTUC
Enquadramento
A chegada da Internet das Coisas (IoT) está a tornar-se uma realidade: uma rede global de sensores, telemóveis, computadores e outros dispositivos que podem analisar o mundo com exatidão e comunicar entre si em tempo real. De acordo com recentes estudos, espera-se que o mercado de comunicação Machine-to-Machine (M2M) sem fios represente quase 196 mil milhões de dólares de lucro em 2020, seguindo uma taxa de crescimento anual composta de 21% durante os seis anos entre 2014 e 2020. Da utilização destes diversos elementos computacionais surge o conceito de sistema cíber-físico (CPS), que consiste na percepção e controlo de fenómenos físicos através destas redes de dispositivos interligados, que trabalham em conjunto para atingir objetivos comuns. Estes sistemas cíber-fisicos representam uma confluência das áreas de robótica, das redes de sensores sem fios, da computação móvel e da IoT para conseguir ambientes altamente monitorizados, e facilmente controláveis e adaptáveis.
Apesar destas ferramentas interligadas e inteligentes comunicarem umas com as outras sem intervenção humana, a tecnologia é sempre feita por humanos e para humanos. Desta forma, para promover a criação de sistemas que sejam úteis à pessoa comum, não basta simplesmente considerar a heterogeneidade e a integração de ferramentas inteligentes. No entanto, fora da área de “e-health”, cujo objetivo principal é o de monitorizar pacientes, existe ainda pouco trabalho científico que se foque nos efeitos do contexto humano na malha de controlo dos CPSs. De facto, um importante elemento frequentemente não considerado nos atuais sistemas cíber-físicos é o utilizador humano.
Por outro lado, sistemas que considerem o contexto humano irão tornar-se progressivamente mais importantes, e a maioria das futuras tecnologias irão convergir para uma consciência deste contexto humano. Quando todos estes sensores e dispositivos móveis começarem a ser usados para detectar e compreender a natureza humana, os humanos tornar-se-ão parte integral da IoT e dos CPSs convergindo-se, então, para os “Human-in-the-loop Cyber-Physical Systems” (HiTLCPS). A presença e comportamento humanos já não serão vistos como factores externos e desconhecidos, mas tornar-se-ão numa parte fulcral do sistema.
Objetivo
Neste projeto propomos o desenvolvimento de uma aplicação que ajude os estudantes da Universidade de Coimbra a melhorar o seu desempenho académico. A aplicação recolhe informação através dos sensores do telemóvel, como ruído ambiente através do microfone, agitação através do acelerómetro, posição através de GPS, ritmo-cardíaco através de um smart watch e estado meteorológico através de uma API web. Utilizando técnicas de aprendizagem, pretende-se compreender o impacto da carga de trabalho académico no stress, padrões de sono, actividade física, socialização e bem-estar emocional dos estudantes.
Além de compreender as motivações, contexto e estado emocional dos estudantes, o ISABELA (Iot Student Advisor & BEst Lifestyle Analyser) irá também tomar acções pro-ativas. A nível individual, a aplicação móvel irá fornecer informações relevantes ao estudante acerca das aulas a que está inscrito, novos eventos ou workshops, mas também oferecer dicas de forma oportuna (tais como sugerir que o estudante se deite mais cedo caso esteja cansado ou vá sair com os amigos para descontrair). Para além disso, pretende-se também adaptar o próprio ambiente do departamento aos seus estudantes. Para tal, o sistema ISABELA irá utilizar técnicas de anonimização que asseguram a privacidade dos estudantes mas que permitam agregar informação para que esta possa ser utilizada pelo departamento para melhorar métodos de ensino, rotinas académicas, marcação de exames, etc.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1) Estudo do estado-da-arte, do protótipo actualmente existente e das tecnologias de suporte ao desenvolvimento do projecto.
Data de início: Fevereiro 2019
Duração estimada: 1 mês
2) Estudo e integração de técnicas de aprendizagem máquina para detetar padrões de sono, actividade física, socialização e estado emocional dos estudantes.
Data de início: Março 2019
Duração estimada: 4 meses
Plano de Trabalhos - Semestre 2
3) Implementação do sistema servidor e da aplicação para Android, com mecanismos de notificação e dicas.
Data de início: Setembro 2019
Duração estimada: 2 meses
4) Desenvolvimento e implementação de técnicas de anonimização.
Data de início: Outubro 2019
Duração estimada: 1 meses
5) Testes, melhorias, avaliação e escrita da Tese.
Data de início: Outubro 2019
Duração estimada: 3 meses
Condições
Este trabalho insere-se num projecto de investigação.
Orientador
Jorge Sá Silva, Fernando Boavida
sasilva@dei.uc.pt 📩