T-04 a Survey on Human-In-The-Loop Applications 2015

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 1 Una encuesta sobre aplicaciones Humano-en- el-Lazo hacia una Internet de Todo David Nunes, Pei Zhang, y Jorge Silva Sa' Abstracto- Nuestras Herramientas y aplicaciones son cada vez más inteligente e interconectadas, dando nacimiento a una "Internet de las cosas" que se puede utilizar para apoyar a los nuevos tipos de sistemas ciber-físicos (CPSS). Mientras que muchos CPS son aplicaciones donde los seres humanos son una parte esencial del sistema, por desgracia, la mayoría de estos sistemas siguen considerando al ser humano como un elemento externo e impredecible para el lazo de control. Para que estos sistemas sirvan mejor a las necesidades humanas, el futuro CPS tendrá que impulsar un lazo más estrecho con el elemento humano, a través de Humanos-en-el-Lazo que tengan en cuenta las intenciones humanas, estados psicológicos, emociones y acciones inferidos a través de los datos sensoriales. Esta zona es una confluencia natural de enfoque multidisciplinario, pero actualmente carece de una comprensión general de las subyacentes exigencias, principios y la teoría. Por lo que sabemos, este estudio es el primer esfuerzo hacia la ampliación de los conocimientos del campo a través de una investigación en profundidad del estado de la técnica y una visión crítica de los actuales esfuerzos taxonómicos en el área de la persona-en-el-Lazo CPS. En la parte superior de esta investigación, un ejercicio taxonómico centra en los roles generales del componente humano junto con un análisis de las necesidades, son presentados. Términos : -humanos-en-el-lazo, Sistemas Cyber-físicos, Internet de Todo I. INTRODUCCIÓN A. Internet de las Cosas y sistemas ciber-físicos En los últimos años hemos experimentado un aumento sin precedentes de los avances tecnológicos que culminaron en muchos inventos revolucionarios, incluidas las computadoras personales de escritorio, computadoras portátiles y una red global de estos dispositivos computarizados, acertadamente llamado "Internet". Como este aumento de inventiva continúa desarrollándose, ahora estamos experimentando un nuevo tipo de revolución. Nosotros, los humanos hemos logrado el poder de extender nuestras herramientas y aparatos tradicionales y darles la inteligencia y la capacidad de comunicación. Esta idea comenzó con una visión de una "Internet de las Cosas (IoT)", donde la identificación por radiofrecuencia permitiría el "etiquetado" de los objetos cotidianos para ser leído, definidas y gestionadas por las computadoras. Los continuos avances en la D. Nunes y J. Silva están con el Departamento de Informática Ingeniería de la Universidad de Coimbra, Polo II - Pinhal de Marrocos, 3030-290 Coimbra, Portugal P. Zhang es con el Campus de Silicon Valley de la Universidad Carnegie Mellon, 23 Moffett Field, CA 94035, EE.UU. Los correos electrónicos de los autores: David Nunes: [email protected] Pei Zhang: [email protected] Jorge Sa' Silva: [email protected] miniaturización computacional nos permitió ir más allá del simple etiquetado e identificación e integrar efectivamente los recursos computacionales en estos objetos, por lo que nuestras herramientas quedan de una manera efectivamente "inteligente". Esto significa que, en teoría, todo desde bombillas a neveras, microondas y cafeteras puede pronto conectado a Internet. De hecho, algunas opiniones, como la compartida por Gartner, dice la "Internet de las cosas" pronto tendrá 26 mil millones de dispositivos conectados para el año 2020 [1]. Desde el uso de estos diversos elementos computacionales nace el concepto de sistemas ciber-físicos, que consiste en la detección y el control de los fenómenos físicos a través de redes de dispositivos interconectados que trabajan juntos para alcanzar objetivos comunes. Estos CPSs representan una confluencia de la robótica, redes de sensores inalámbricas, computación móvil y la Internet de las cosas para lograr un entorno altamente monitorizado y fácilmente controlado y adaptable. La IoT(internet de las cosas) y CPS(sistemas ciber-fisicos) son, por lo tanto, conceptos estrechamente relacionados que han sido empujados por dos grupos diferentes. La IoT fue impulsado inicialmente desde una perspectiva de la informática, en su mayoría por la Comisión Europea. El objetivo es desarrollar una red de conexión de ordenadores a objetos con capacidades de auto configuradores que funciona en la parte superior de la Internet actual. Este esfuerzo de desarrollo incluye el hardware, software, estándares, protocolos de comunicación interoperables y los idiomas que describen estos objetos inteligentes [2]. Varios requisitos están asociados con el advenimiento de la IO, a saber, el desarrollo de la inteligencia en los dispositivos, interfaces y servicios, la garantía de la seguridad y la privacidad, integración de sistemas, la comunicación y la interoperabilidad de datos y gestión [3]. Por otro lado, el concepto de CPS derivado de una perspectiva de ingeniería, siendo apoyado inicialmente por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF). CPS se preocupan por el control y seguimiento de los entornos físicos y fenómenos, a través de sistemas de detección y actuación que consta de varios dispositivos de computación distribuida, bien acoplados en sus funciones hacia su entorno físico [4]. En este sentido, CPS requieren considerable interdisciplinario y una base sólida en abstracciones matemáticas (algoritmos y procesos) que ese modelo de fenómenos físicos, para aplicar la tecnología a la solución de problemas físicos. Esto también implica dispositivos inteligentes y servicios, actuación eficaz, la seguridad, la privacidad, la integración, la comunicación y el procesamiento de datos [5].

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analisis de los cps en la vida cotidiana con un enfoque en los humanos

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE

Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 1

Una encuesta sobre aplicaciones Humano-en-

el-Lazo hacia una Internet de Todo

David Nunes, Pei Zhang, y Jorge Silva Sa' Abstracto- Nuestras Herramientas y aplicaciones son cada vez

más inteligente e interconectadas, dando nacimiento a una "Internet de las cosas" que se puede utilizar para apoyar a los nuevos tipos de sistemas ciber-físicos (CPSS). Mientras que muchos CPS son aplicaciones donde los seres humanos son una parte esencial del sistema, por desgracia, la mayoría de estos sistemas siguen considerando al ser humano como un elemento externo e impredecible para el lazo de control. Para que estos sistemas sirvan mejor a las necesidades humanas, el futuro CPS tendrá que impulsar un lazo más estrecho con el elemento humano, a través de Humanos-en-el-Lazo que tengan en cuenta las intenciones humanas, estados psicológicos, emociones y acciones inferidos a través de los datos sensoriales. Esta zona es una confluencia natural de enfoque multidisciplinario, pero actualmente carece de una comprensión general de las subyacentes exigencias, principios y la teoría. Por lo que sabemos, este estudio es el primer esfuerzo hacia la ampliación de los conocimientos del campo a través de una investigación en profundidad del estado de la técnica y una visión crítica de los actuales esfuerzos taxonómicos en el área de la persona-en-el-Lazo CPS. En la parte superior de esta investigación, un ejercicio taxonómico centra en los roles generales del componente humano junto con un análisis de las necesidades, son presentados.

Términos : -humanos-en-el-lazo, Sistemas Cyber-físicos, Internet de Todo

I. INTRODUCCIÓN

A. Internet de las Cosas y sistemas ciber-físicos

En los últimos años hemos experimentado un aumento sin

precedentes de los avances tecnológicos que culminaron en

muchos inventos revolucionarios, incluidas las

computadoras personales de escritorio, computadoras

portátiles y una red global de estos dispositivos

computarizados, acertadamente llamado "Internet". Como

este aumento de inventiva continúa desarrollándose, ahora

estamos experimentando un nuevo tipo de revolución.

Nosotros, los humanos hemos logrado el poder de extender

nuestras herramientas y aparatos tradicionales y darles la

inteligencia y la capacidad de comunicación. Esta idea

comenzó con una visión de una "Internet de las Cosas (IoT)",

donde la identificación por radiofrecuencia permitiría el

"etiquetado" de los objetos cotidianos para ser leído,

definidas y gestionadas por las computadoras. Los continuos

avances en la

D. Nunes y J. Silva están con el Departamento de Informática Ingeniería de la Universidad de Coimbra, Polo II - Pinhal de Marrocos,

3030-290 Coimbra, Portugal

P. Zhang es con el Campus de Silicon Valley de la Universidad Carnegie

Mellon, 23 Moffett Field, CA 94035, EE.UU.

Los correos electrónicos de los autores: David Nunes: [email protected] Pei

Zhang: [email protected] Jorge Sa' Silva: [email protected]

miniaturización computacional nos permitió ir más allá del

simple etiquetado e identificación e integrar efectivamente

los recursos computacionales en estos objetos, por lo que

nuestras herramientas quedan de una manera efectivamente

"inteligente". Esto significa que, en teoría, todo desde

bombillas a neveras, microondas y cafeteras puede pronto

conectado a Internet. De hecho, algunas opiniones, como la

compartida por Gartner, dice la "Internet de las cosas" pronto

tendrá 26 mil millones de dispositivos conectados para el año

2020 [1]. Desde el uso de estos diversos elementos

computacionales nace el concepto de sistemas ciber-físicos,

que consiste en la detección y el control de los fenómenos

físicos a través de redes de dispositivos interconectados que

trabajan juntos para alcanzar objetivos comunes. Estos CPSs

representan una confluencia de la robótica, redes de sensores

inalámbricas, computación móvil y la Internet de las cosas

para lograr un entorno altamente monitorizado y fácilmente

controlado y adaptable.

La IoT(internet de las cosas) y CPS(sistemas ciber-fisicos)

son, por lo tanto, conceptos estrechamente relacionados que

han sido empujados por dos grupos diferentes. La IoT fue

impulsado inicialmente desde una perspectiva de la

informática, en su mayoría por la Comisión Europea. El

objetivo es desarrollar una red de conexión de ordenadores a

objetos con capacidades de auto configuradores que

funciona en la parte superior de la Internet actual. Este

esfuerzo de desarrollo incluye el hardware, software,

estándares, protocolos de comunicación interoperables y los

idiomas que describen estos objetos inteligentes [2]. Varios

requisitos están asociados con el advenimiento de la IO, a

saber, el desarrollo de la inteligencia en los dispositivos,

interfaces y servicios, la garantía de la seguridad y la

privacidad, integración de sistemas, la comunicación y la

interoperabilidad de datos y gestión [3].

Por otro lado, el concepto de CPS derivado de una

perspectiva de ingeniería, siendo apoyado inicialmente por

la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF).

CPS se preocupan por el control y seguimiento de los

entornos físicos y fenómenos, a través de sistemas de

detección y actuación que consta de varios dispositivos de

computación distribuida, bien acoplados en sus funciones

hacia su entorno físico [4]. En este sentido, CPS requieren

considerable interdisciplinario y una base sólida en

abstracciones matemáticas (algoritmos y procesos) que ese

modelo de fenómenos físicos, para aplicar la tecnología a la

solución de problemas físicos. Esto también implica

dispositivos inteligentes y servicios, actuación eficaz, la

seguridad, la privacidad, la integración, la comunicación y el

procesamiento de datos [5].

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 2 Por lo tanto, la IoT tendía a centrarse más en la apertura y

la conexión en red de dispositivos inteligentes, con CPS se

esta más preocupado con la aplicabilidad, la modelización de

procesos físicos y resolución de problemas a menudo a

través de los sistemas de bucle cerrado. Aunque su filosofía

de la base y el enfoque fueron inicialmente diferentes, sus

muchas similitudes, tales como intensivo procesamiento de

la información, servicios inteligentes integrales y la

interconexión eficiente y el intercambio de datos, han

llevado a ambos términos se utilizan indistintamente [6] sin

fronteras claramente identificados [4]. Por lo tanto, ambos

conceptos se han convertido inherentemente

complementaria y sinónimos.

Este concepto de seguimiento y control de entornos

automático ya es utilizado por muchas aplicaciones. Desde

aplicaciones industriales que controlan y accionan durante

varios procesos de fábrica, a las aplicaciones de redes

sociales basadas en teléfonos inteligentes que logran la

amplia reducción de la contaminación y el tráfico, estos

ambientes pueden abarcar una multitud de dominios. El

dominio de la salud también puede beneficiarse de CPS para

el manejo de la enfermedad y la salud personal. Por ejemplo,

las redes corporales pueden integrar al usuario de los signos

vitales y los niveles de actividad con la información

ambiental sobre los contaminantes y ruidos, para sugerir

rutas de senderismo más saludable y más agradable,

restaurantes y actividades de ocio. CPS también se puede

observar en el transporte, ya que muchos vehículos

modernos cuentan con sistemas de control crucero que

mantienen la velocidad del automóvil o realizan las

maniobras de aparcamiento. Todos estos sistemas se

combinan sensores, actuadores y la inteligencia

computacional de los dispositivos para lograr los resultados

deseados.

Hasta ahora, los sistemas integrados y redes inalámbricas

tradicionales fueron diseñados con una aplicación

específicamente científica, industrial o ingeniería en mente,

que es responsable de la recogida de datos de los sensores y

analizándola para una tarea determinada. Este objetivo de la

aplicación de tales tecnologías se traduce en una

aplicabilidad limitada; es decir, los sistemas son eficaces

para escenarios de destino, pero son estrechas en el enfoque

y no exploran un espacio más amplio usabilidad. Tal

restricción inhibe eventuales reducciones de costos que

vienen con la producción en masa y el uso generalizado de

la tecnología [7]. Algunos creen que estos despliegues

restringidos, cuyos benefactores primaria son usuarios

privilegiados que ya conocen las capacidades de la red, son

sólo los primeros pasos hacia un futuro en el que la gran

mayoría de dispositivos inteligentes están interconectados en

redes masivas, no centralizado [8]. A medida que nos

acercamos a un mundo tecnológico completamente ubicuo y

omnipresente, la gente común será capaz de acceder a las

piscinas extremadamente ricas y dinámicas de los datos

relativos a sus ambientes circundantes, derivada de un muy

heterogéneo y abierto CPS. De hecho, Wood et. al [8]

argumentó que el futuro CPS será ubicuo y distribuido, con

muchos flujos de datos que recubren la red, siempre por las

grandes cantidades de sensores. También defendió que estos

flujos deben estar abiertos para el uso sin autorización

autoregulado, a través de la auto-publicidad y el

descubrimiento por los usuarios cercanos. Por lo tanto, la

adquisición de datos, procesamiento y visualización deben

centrarse en los usuarios, no en administradores o científicos.

Además, los datos deben ser localizados y entregados

preferentemente a los usuarios locales, que tienen una mayor

necesidad de conocer las limitaciones físicas de las

interacciones con su entorno. Por otro lado, esta apertura

plantea la necesidad de diseños de sistemas estocásticos, ya

que la demanda de datos del sensor y de accionamiento sería

impredecible. También tendrá la heterogeneidad a

considerar, ya que diversos tipos de hardware del sensor,

dispositivos móviles, aplicaciones, interfaces de usuario,

actuadores, los flujos de datos, y los patrones de uso ya

existen y la tendencia es que esta diversidad para

incrementar y evolucionar. Esta visión de un enfoque abierto

para CPSs propuesto por Wood et. al. es, sin embargo,

discutible. Existen preocupaciones obvias en términos de

privacidad y seguridad de cara a la apertura sugerido de estos

despliegues de CPS.

B. Los seres humanos dentro de ciber-físicos Sistemas

Aunque estas herramientas interconectadas e inteligentes

se comunican entre sí sin ningún tipo de participación

humana, la tecnología humana está compuesto por los seres

humanos, para los seres humanos. Por lo tanto, para

promover la creación de sistemas que son útiles para la

persona promedio, no es suficiente para considerar

simplemente la apertura, la heterogeneidad y la integración

de las herramientas inteligentes. Herramientas eficaces

también requieren la manipulación eficiente e intuitiva. Por

lo tanto, es igualmente importante el discernimiento de cómo

estas herramientas pueden ser utilizadas dentro de un

determinado contexto. Estas ideas han sido exploradas

anteriormente como la sensibilidad al contexto, para móviles

y Redes Inalámbricas [9] y la IO [10]. En realidad, el

aumento de la sensibilidad al contexto es un reto transversal

para el diseño de sistemas de redes altamente optimizadas

que apoyan y distribuye la toma de decisiones autónoma y

aspectos reconfigurables [9]. Sin embargo, las tendencias

actuales en la investigación de la conciencia abarcan una

amplia definición de contexto. "Contexto" se puede definir

como cualquier información que pueda ser utilizada para

caracterizar una entidad, es decir, una persona, lugar u objeto

[11]. Por lo tanto, varias obras en el intento área para predecir

contexto [12] y utilizan esta información para lograr varios

fines, tales como gestión de la movilidad [13] o la eficiencia

energética en entornos ubicuos [14]. También hay

propuestas notables para los marcos que gestionan y

distribuyen estos datos contextuales [15] [10].

Sin embargo, fuera del área de la salud electrónica, cuyo

principal objetivo es el seguimiento de los pacientes [16], no

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 3 es todavía escasa labor científica que se centra en los efectos

reales de este "contexto" humano en el control de bucle de

CPS impulsado por la IO. De hecho, un elemento importante

a menudo se deja fuera de la investigación cibernética física

actual es el usuario humano [8]. Por otro lado, hoy en día los

seres humanos son, por sí mismos, redes de sensores

caminantes. Utilizan inteligentes, de ropa, llevan un teléfono

inteligente con varios sensores y capacidades de red (GSM,

Bluetooth, LTE), usan gafas de Google, iPods, relojes

inteligentes y zapatos con sensores. En particular, los

teléfonos inteligentes se han convertido en las computadoras

portátiles personales, lo que representa un recurso

computacional versátil; hoy en día, incluso los teléfonos

móviles más básicos y baratos son capaces de procesar

grandes cantidades de información y están equipadas con

unos sensores (micrófono y cámara) y plataformas de

programación básicas. Smartphones modernos son en

realidad más poderosa que las computadoras de escritorio

desde hace una década. Por ejemplo, una tableta iPad 2,

introducido en 2011, tiene una velocidad de cálculo máximo

equivalente a la de la supercomputadora Cray-2, introducido

en 1985 [17]. Sin embargo, las tabletas y los teléfonos

inteligentes también poseen avanzados sensores como

giroscopios, acelerómetros y brújulas digitales, cuentan con

procesadores de cuatro núcleos y hasta 2 gigabytes de RAM.

En un sentido muy real estos dispositivos nos han traído el

poder computacional-supercomputadora al bolsillo en

cuestión de pocos años. También nos trajo la movilidad

increíble, no sólo para nuestras llamadas telefónicas, sino

también en nuestro acceso a Internet, lo que nos permite

comunicarnos con dispositivos remotos en casi cualquier

lugar. Si bien las posibilidades de este tipo de plataformas

móviles avanzadas ya son evidentes en la diversidad de

aplicaciones existentes disponibles para ellos, creemos que

estos son sólo ejemplos primordiales. Cuando empezamos

usando todos estos sensores y dispositivos móviles para

monitorear y evaluar la naturaleza humana, los seres

humanos se convierten en una parte integral de los CPS y

ahora estamos en el reino de la “Human-in-the-loop” CPS,

es decir , sistemas ciber-físicos que tienen interacción

humana en consideración. La presencia humana y el

comportamiento ya no es visto como un factor externo y

desconocida, pero se convierte en una pieza clave del sistema

en lugar. Por lo tanto, CPSs actuales que implican lazos de

control comenzará a incluir a los humanos como elementos

inherentes de este control. Por ejemplo, los pilotos de

aviones de hoy aún deciden por sí mismos cuándo conectar

el piloto automático o asumir el control manual del avión, y

los sistemas de control de velocidad para automóviles

simplemente mantener la velocidad deseada sin tener el

comportamiento del conductor en consideración. Futuro

HiTLCPSs reforzará un vínculo más fuerte entre los

humanos y los lazos de control. Al inferir las intenciones del

usuario, los estados psicológicos, emociones y acciones a

través de sensores, el rendimiento y la precisión de un

control de bucle se pueden mejorar enormemente. Por

ejemplo, los sistemas de control de crucero podrían tener en

cuenta el estado psicológico del conductor (por ejemplo,

fatiga, atención-niveles, etc.) para emitir alarmas de señal y

sugieren la activación del regulador de velocidad [18].

HiTLCPSs también incluye interfaces cerebro-ordenador

(BCI), robots de asistencia controlados, prótesis inteligentes,

sistemas de monitoreo, entre otros [19]. Con el fin de mejorar

la precisión y la puntualidad del sistema teniendo en cuenta

el factor humano, es esencial integrar técnicas fiables y

precisos de modelado que tratan de aprender y predecir el

comportamiento humano. Dado que los humanos se

consideran a menudo impredecible, poniéndolos en CPS es

un reto colosal, ya que requiere el modelado de aspectos

conductuales, psicológicos y fisiológicos complejos de la

naturaleza humana. Dentro de estos aspectos, una multitud

de variables relativas al estatuto de la persona se puede

medir, incluyendo el movimiento, los signos vitales, el nivel

de atención y cualquier otra faceta que puede ser interesante

para controlar la tarea en cuestión.

La maduración de diseño HiTLCPSs 'requiere un

conocimiento general de sus subyacentes exigencias,

principios y la teoría. Como HiTLCPSs tiene un amplio

espectro de aplicabilidad, es necesario acumular ejemplos de

soluciones util de varios dominios antes de una comprensión

de este tipo puede lograrse [18]. Esta necesidad nos impulsa

a hacer preguntas como ¿por qué las soluciones actuales de

la IO siguen dejando atrás el ser humano? ¿Por qué no hemos

integrado el componente humano en los CPS? En particular,

también queremos descubrir cómo podemos aprovechar

estas nuevas plataformas de sensores ubicuos conocidos

como teléfonos inteligentes, dispositivos personales

utilizados masivamente por la gente a través de sus días, a no

construir una Internet de las cosas, sino una "Internet de

todo": una Internet, que incluye las emociones, los estados

psicológicos, acciones y unidades del usuario normal - el

humano, como parte de los sistemas de mayor escala.

Reflexionando sobre estas cuestiones, nuestro trabajo de

investigación hace las siguientes contribuciones al desarrollo

de la esfera de la HiTLCPS:

• Un análisis del estado de la técnica del campo de

HiTLCPSs

• Una visión crítica de las actividades taxonómicas

actuales

• Una extensión de taxonomías actuales que tiene en

cuenta la perspectiva de los posibles roles humanos en

HiTLCPSs

• Un análisis de las necesidades y desafíos para estos

tipos de sistemas

Si bien hay artículos anteriores que tratan sobre el campo

de hitl y sus desafíos no resueltos [20] [19], por lo que

sabemos que este es el primer esfuerzo hacia una visión

general de las soluciones, los proyectos existentes y análisis

taxonómico en el campo de HiTLCPSs . La única

clasificación taxonómica anterior del campo de HiTLCPS

[20] se limita en el sentido de que sólo clasifica los diferentes

tipos de aplicaciones hitl. Tenemos la intención de ofrecer

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 4 un punto de vista del proceso hitl alternativamente mediante

la realización de un ejercicio taxonómico en la perspectiva

de los diferentes procesos de control hitl.

El resto del trabajo se organiza como sigue: en la sección

II se dedica a una introducción a los conceptos principales y

evolución del actual HiTLCPSs, donde se identifican las

principales tecnologías asociadas y en varios trabajos de

investigación pertinentes, incluidos los que tienen un

componente de red social, son descrito; en la sección III, se

presentan panoramas taxonómicos de HiTLCPSs y los roles

humanos dentro de ellos; sección IV trata de identificar una

serie de requisitos que deben abordarse en el futuro

HiTLCPSs; sección V representa una visión general de

nuestra investigación, incluyendo una exposición

cronológica y las principales lecciones aprendidas;

finalizamos nuestro papel en la sección VI con algunas

observaciones finales y las posibles líneas de investigación

futuras.

II. EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS hitl

Nuevas investigaciones en sistemas de control hitl basado

en la IO y en los CPS ofrece una enorme gama de

oportunidades.

Fig. 1. Los Procesos de hombre-en-el-Lazo de control

La Figura 1 presenta los diversos procesos asociados con

el control hitl. En una primera fase, los datos relativos a la

persona humana se reunieron a partir de los sensores

disponibles. Estos datos se procesan a continuación, con el

fin de inferir el estado del humano, es decir, su condición

física y / o psicológica. Algunos enfoques también pueden

tratar de predecir los estados futuros basadas en datos

históricos y el estado actual. Por último, el sistema puede o

no realizar una acción determinada en base a las condiciones

que determine actuales. Algunos sistemas de "lazo abierto"

no afectan al sistema en sí, es decir, sus resultados son

meramente informativa, sin accionamiento directo. Sin

embargo, los sistemas de "closedloop" actuar directamente

sobre el medio ambiente o la humana con el fin de influir en

el bucle y lograr un estado deseado.

La introducción de conceptos hitl en CPS sigue siendo un

reto en la actualidad escasamente abordada por el mundo

académico. En el artículo escrito por Stankovic et al. Se

identificaron [20] tres retos principales para HiTLCPSs. En

primer lugar, hay una necesidad de una comprensión amplia

del espectro de aplicaciones hitl, que requiere un estudio de

un gran número de soluciones de manera que se pueden

encontrar los principios subyacentes comunes, requisitos y

modelos. En segundo lugar, es necesario mejorar las técnicas

que se derivan modelos de estados psicológicos humanos,

emociones, respuestas y acciones fisiológicas. En otras

palabras, necesitamos mecanismos fiables para el modelado,

la detección y, posiblemente, la predicción de la naturaleza

humana, como los modelos matemáticos avanzados o

técnicas de aprendizaje automático. Las técnicas actuales

con tecnología de última generación son o muy genérico o

muy específica de la aplicación y el desarrollo de modelos

dinámicos de comportamiento humano que son a la vez

precisa y general suficiente sigue siendo un enorme desafío.

Por último, estos modelos de comportamiento humano

necesitan ser incorporados en la metodología formal de

control de retroalimentación, ya sea fuera o dentro del bucle,

dentro del modelo de sistema o en cualquier otro nivel del

control jerárquico.

A. Tecnologías para Apoyar HiTLCPSs

En un esfuerzo por obtener una comprensión de los tipos

existentes de soluciones y métodos, comenzaremos

analizando el alcance de HiTLCPSs a través de un punto de

vista práctico, en primer lugar de ahondar en los procesos de

adquisición de datos, a continuación, teniendo en cuenta las

diferentes soluciones para inferir el estado y, por último,

diferente técnicas para el accionamiento.

1) Adquisición de Datos en HiTLCPSs: La adquisición de

datos a través del cual se puede inferir el estado del ser

humano es un proceso complejo con multitud de posibles

fuentes de información. HiTLCPSs han utilizado

previamente propiedades físicas, tales como la localización

(por ejemplo, posicionamiento GPS), señales vitales

(frecuencia cardíaca, ECG, EEG, la temperatura corporal ...),

el movimiento (acelerómetros), sonido (procesamiento de

voz), entre muchos otros tipos de información que pueden

ser adquiridos directamente de la realidad física. También

hay muchas propiedades no físicas que pueden derivarse,

como los comportamientos de comunicación (por ejemplo,

llamadas de teléfono, SMSs), o hábitos de socialización. La

mayor parte de estos datos física prima proviene de las

arquitecturas de sensores distribuidos, que son de

importancia crítica para HiTLCPSs ya que permiten la

medición de los cambios que se pueden procesar para inferir

las condiciones actuales del medio ambiente y las

actividades humanas, los estados psicológicos y las

intenciones. En este sentido, se han propuesto varios tipos de

arquitecturas y tecnologías.

Una de las tecnologías más importantes para el proceso de

adquisición de datos en HiTLCPSs son redes de sensores

inalámbricos (WSNs). Se trata de redes de pequeños

dispositivos batterypowered con capacidades limitadas,

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 5 comunicación inalámbrica y varios sensores que se han

aplicado en innumerables escenarios de aplicación en todo el

mundo. Un reto muy debatido para aplicar WSNs a CPS es

la integración de estos pequeños dispositivos a Internet en

todo el mundo. Esta facilidad de integración es de particular

importancia para HiTLCPSs, ya que haría que estos sistemas

más distribuidos, abierto, interactivo, de detección y

heterogénea, según lo previsto anteriormente en [8]. En

WSNs, el uso del protocolo IP siempre se ha considerado

inadecuada debido al hecho de que no minimizar el uso de

memoria o procesamiento. Por otra parte, el uso de la pila

TCP / IP completa no es posible, ya que requiere más

recursos que lo que la mayoría de estos dispositivos pueden

ofrecer. Sin embargo, la integración de IP tiene la ventaja de

ofrecer una comunicación transparente entre los nodos

mientras se utiliza un protocolo bien conocido,

proporcionando interoperabilidad e incluso conectividad a

Internet. Mientras trabajaba hacia el empleo de IP en redes

inalámbricas de sensores, el IETF creó el grupo 6LoWPAN

que ha estado trabajando en las normas para la transmisión

de paquetes de IPv6 en dispositivos de baja capacidad en

áreas personales inalámbricos, usando IEEE 802.15.4 radios.

También se proponen nuevos proyectos para adaptar

6LoWPAN con otras tecnologías como Bluetooth.

Desafortunadamente, 6LoWPAN no puede aplicarse a

dispositivos que carecen de capacidades de procesamiento o

de memoria, como las etiquetas RFID. Enfoques basados en

pasarela son una posible solución para soportar

funcionalidades IP en estos escenarios. La principal ventaja

de estos enfoques es que los dispositivos terminales no

requieren capacidades de procesamiento o de comunicación.

Por otra parte, hacen que las redes de sensores y dispositivos

sean transparente para ambientes externos y los

desarrolladores pueden utilizar los protocolos más

adecuados. Sin embargo, un problema inherente de los

enfoques basados en la puerta de enlace es que se convierten

en un punto único de fallo. Este problema se agrava en

entornos en los dispositivos presentan algún tipo de

movilidad, es decir, pasar de un lugar a otro mientras se

mantiene la conectividad. En estos entornos móviles, todos

los procesos de comunicación son más frágiles y el fracaso

de las pasarelas fijas pueden poner en peligro la integridad

de los HiTLCPS. Otro problema de los enfoques

gatewaybased es que los nodos sensores a menudo se

requieren para dar formato a los datos de acuerdo con una

especificación definida por los controladores

proporcionados de la puerta de entrada, forzando al

desarrollador crear un controlador de software o analizador

para cada formato específico trama de datos, lo que reduce

aún más su interoperabilidad para HiTLCPSs.

Algunos trabajos de investigación se centraron en algunos

de estos problemas de arquitectura para incluir WSNs en

HiTLCPS. SenQ [21] es un servicio de streaming de datos

para redes inalámbricas de sensores diseñados para soportar

aplicaciones orientadas al usuario a través de consultas de

igual a igual inNetwork entre las interfaces portátiles y otros

dispositivos con recursos limitados. Se introdujo el concepto

de "sensores virtuales", corrientes definidas por el usuario

que podrían ser descubiertos y compartidos de forma

dinámica. Por ejemplo, en assistedliving escenarios para las

personas de edad avanzada, un médico puede combinar la

información de la velocidad de la movilidad, el movimiento

y la ubicación (por ejemplo, escaleras cercanas) para crear

un sensor virtual que alertó a personal sanitario en las

inmediaciones de un elevado riesgo de caídas. SenQ tuvo en

cuenta una serie de requisitos que no fueron satisfechas por

los diseños de sistemas de consulta existentes en el

momento, como la heterogeneidad de los dispositivos de

sensor, la dinámica de los patrones de flujo de datos,

agregación localizada de datos del sensor y monitoreo

Dentro de la Red. El sistema admite arquitecturas jerárquicas

pero favoreció principalmente los ad hoc descentralizados,

como los autores defendieron que las arquitecturas ad hoc

con dispositivo de barrio y de descubrimiento de servicios

son más adecuados para el apoyo a los sistemas abiertos a

gran escala y con muchos usuarios y sensores [8]. Los datos

y la lógica de control también se mantuvo cerca de los

dispositivos en cuestión, con el fin de ahorrar energía y

preservar la escalabilidad, proporcionando una pila con

capas débilmente acoplados que se colocaron en los

dispositivos de acuerdo a sus capacidades y al permitir que

dentro de la red de consulta peer-to-peer tema de flujo de

datos.

Otro tipo de paradigma de comunicación que pueden

beneficiarse HiTCPSs es la comunicación cuerpo acoplada

(BCC) [20] para apoyar el uso de baja energía, la

heterogeneidad y la interferencia reducida. BCC aprovecha

el cuerpo humano como el canal de comunicación, es decir,

las señales se transmiten entre los sensores a través de

impulsos eléctricos directamente a través del tejido humano

a un punto de recogida de datos. A través de una

representación circuitequivalent del canal cuerpo, los

diferentes tipos de tejidos del cuerpo (piel, grasa, músculos

y huesos) se modelan con niveles variables de impedancia

[22]. En particular, en "acoplamiento galvánico" se aplica la

señal diferencialmente más de dos electrodos de

acoplamiento y recibió diferencialmente por dos electrodos

detectores. El acoplador establece un campo eléctrico

modulada, que es detectada por el detector. Por lo tanto, se

establece una transferencia de señal entre las unidades de

acoplamiento y el detector mediante el acoplamiento de las

corrientes de señal galvánicamente en el cuerpo humano

[23]. Hay varias motivaciones que impulsan el apoyo de este

paradigma. En primer lugar, la energía consumida en BCC

se demuestra que es aproximadamente tres órdenes de

magnitud menor que el clásico de baja potencia RFbased

nodos de red creado a través de IEEE 802.15.4 basados. Esta

tecnología también se ve reforzada por una alta

disponibilidad de ancho de banda de aproximadamente 10

Mbps, que da cabida a las necesidades de múltiples

mediciones del sensor. Por último, ofrece una reducción

considerable de los fenómenos de desvanecimiento y supera

los problemas típicos de interferencia en la banda ISM, que

por lo general se ven afectados por los dispositivos cercanos

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 6 (por ejemplo, Bluetooth, Wi-Fi y hornos de microondas)

[20].

En una perspectiva diferente, sostenemos que gran parte

de las capacidades de potencia y sensores computacionales

para el futuro HiTLCPSs provendrá de dispositivos ya

existentes en el entorno. En particular, creemos que casi

futuros sistemas hitl se basan en gran medida de la tecnología

smartphone, debido a su difusión en rápida expansión y su

poderosa computación y capacidades de detección. De gama

baja actual smartphones capaces de las funciones básicas de

detección y procesamiento están ampliamente disponibles,

incluso en muchos países de ingresos bajos y medios que

carecen de una infraestructura básica tan necesaria, como

carreteras pavimentadas y de la electricidad, lo que

disminuye la necesidad de implementación de Internet fijo

[24] [25 ]. La Unión Internacional de Telecomunicaciones

determinó que, a finales de 2011, el número de suscripciones

de telefonía móvil alcanzó 5,9 mil millones, lo que

representa una penetración del 87% de todo el mundo y el

79% de todos los países en desarrollo [26]. Por lo tanto, los

teléfonos inteligentes son extremadamente comunes, cada

vez más barato, y proporcionan conectividad móvil a

Internet en casi todas partes, haciéndolos excelentes

candidatos para la detección y procesamiento de nodos en

futuras aplicaciones hitl. De hecho, los sensores de teléfonos

inteligentes como acelerómetros, GPS, micrófonos o

cámaras pueden ser utilizadas por los mecanismos de

inferencia sencillas para evaluar los estados psicológicos y

fisiológicos de un ser humano e integrar esta información en

HiTLCPSs. Se han propuesto varios mecanismos para

apoyar esta detección continua. Jigsaw [27] es un motor de

detección continua que soporta acelerómetro resiliente, el

micrófono y el procesamiento de datos GPS. Comprende un

conjunto de tuberías de detección de plug-and-play que se

adaptan a su profundidad y sofisticación en función de la

calidad y de la información de datos, así como la movilidad

y los patrones de comportamiento del usuario para reducir

los costos de energía. Este motor reutilizable y detección

agnóstico aplicación propone soluciones a los problemas que

suelen surgir en sensores de teléfonos inteligentes, tales

como realizar la calibración del acelerómetro

independientemente de la posición del cuerpo, reduciendo

los costes computacionales de procesamiento de micrófono

y reducir el ciclo de trabajo GPS teniendo en cuenta la

actividad de la usuario. Centrándose más específicamente en

el micrófono, como uno de los más ubicuos pero menos

explotados de los sensores de teléfonos inteligentes,

SoundSense [28] es una plataforma de detección de sonido

escalable para aplicaciones de detección centradas en las

personas que clasifica los eventos de sonido. Se trata de un

sistema de detección de uso general de sonido para los

teléfonos con recursos limitados que utiliza varios

supervisados y no supervisados técnicas de detección para

clasificar los tipos generales de sonido (música, voz) y

descubrir los eventos sonoros novedosos que son específicos

a usuarios individuales. Estos son dos ejemplos de

arquitecturas de detección que podrían ser explotadas para

permitir el futuro de detección inteligente continuo y

omnipresente en HiTLCPSs.

2) Inferencia Estado en HiTLCPS: Una premisa recurrente

detrás potentes sistemas hitl es interfases transparentes que

se pueden inferir la intención humana, estados físicos y

psicológicos, emociones y acciones. Si bien los sistemas de

interfaz tradicionales como el ratón y el teclado han sido

utilizados para transmitir los deseos humanos, son poco

prácticos, involucrando serie de combinaciones o secuencias

de clics de ratón que son poco intuitivos y requieren práctica

y la repetición con el fin de aprender y dominar clave. Por

otro lado, las aplicaciones HiTLCPS están destinados a

reaccionar a la conducta humana natural y no necesariamente

requieren la interacción humana directa. Sin embargo,

derivando modelos matemáticos avanzados o técnicas de

aprendizaje automático que se puede clasificar de forma

fiable y, posiblemente, la predicción de la naturaleza humana

es un reto colosal.

Muchos métodos y tipos de señales diferentes se utilizan

para realizar clasificación de la actividad humana en la

literatura. Una de las técnicas más exitosas y populares es el

uso de modelos ocultos de Markov [29] [30] [31], pero

algunos enfoques también utilizan naive-Bayes

clasificadores [32] [33] [34] [35], Máquinas de Vectores

Soporte [36], C4.5 [34] [36] y clasificación Fuzzy [37]. La

investigación también utiliza diferentes tipos de datos

sensoriales para detección de actividad: placas de sensores

vestibles con muchos tipos diferentes de sensores [29] [30],

acelerómetros portátiles [31] [38] [36] [34], giroscopios

[38], [ECG 36], la frecuencia cardíaca [34], al teléfono

inteligente de datos del acelerómetro y el sonido [39] e

incluso señales RSSI [40]. La aplicación del reconocimiento

actividad está presente en muchas áreas, desde soluciones

deportivas a las redes sociales y vigilancia de la salud. El arte

del estado de es muy activo y presenta muy buenos

resultados, algunas obras que han alcanzado niveles de

precisión en el orden de 9,095%.

La detección de estado psicológico de un usuario también

se ha intentado anteriormente. Smartphones se han utilizado

en Experiencia método de muestreo (ESM) estudios, donde

los participantes responden a cuestionarios cortos que dan

una idea de su estado de ánimo y el comportamiento [41]. A

través de un sistema ESM basado Smartphone-prototipo,

llamado EmotionSense, era posible estudiar la influencia de

diferentes estrategias de muestreo sobre las conclusiones

inferidas sobre el comportamiento de los participantes. Su

sistema prototipo se basa en una aplicación para Android que

utiliza tanto los "sensores físicos" (incluyendo el

acelerómetro, el micrófono, la proximidad, la ubicación GPS

y estado de la pantalla del teléfono), así como "sensores de

software" (captura de llamadas telefónicas y SMS actividad).

Estos sensores se utilizan para evaluar el contexto de los

usuarios y para desencadenar preguntas de la encuesta acerca

de sus sentimientos, es decir, lo positivo y negativo que

sentían, su ubicación y su entorno social. La aplicación se

puede reconfigurar de forma remota a variar las preguntas,

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 7 el muestreo de parámetros y activar los mecanismos que

notificaron a los usuarios respuestas a un cuestionario. Los

resultados se utilizaron para cuantificar empíricamente la

medida en que sensortriggered diseños ESM influyen en la

amplitud de los datos de comportamiento capturados en este

tipo de estudios.

EmotionSense también se utiliza para mejorar el Cambio

de Comportamiento Intervenciones (BCI) mediante el uso de

las capacidades de los dispositivos de influir positivamente

en el comportamiento humano [42]. BCI tradicionales

implican asesoramiento, apoyo e información pertinente a

las actividades diarias del paciente que se dan durante las

sesiones de los terapeutas y entrenadores. Smartphones con

sus potentes capacidades de detección y de aprendizaje

automático, la ubicuidad y la presencia, permiten a los

científicos del comportamiento de manejar dirigió, discreto

y las intervenciones de cambio de comportamiento en tiempo

real para inducir cambios de estilo de vida que pueden

ayudar a las personas hacer frente a las enfermedades

crónicas, la adicción a fumar, las dietas o incluso depresión

. La información puede ser entregada y se mide en los

momentos en los que los usuarios más lo necesitan; por

ejemplo, las personas adictas al consumo de tabaco por lo

general sufren de estrés detectable cuando se siente la

necesidad de fumar, lo que permite una oportunidad para que

el sistema envíe una notificación instándoles a no hacerlo.

Por lo tanto, la detección de contexto del usuario y las

emociones permite intervenciones que se entregarán en el

momento y lugar adecuados. La aplicación EmotionSense

utiliza la Mezcla Modelo (GMM) máquina técnica de

aprendizaje de Gauss para detectar conversaciones en curso

y sus respectivos participantes. Un componente emoción

inferencia también se ha desarrollado utilizando un enfoque

similar, la formación de un fondo GMM representante de

todas las emociones a través de la prosodia del habla y

Transcripciones biblioteca emocional [43]. Este componente

permite la aplicación para inferir cinco estados emocionales

generales de micrófono del teléfono inteligente: la ira, el

miedo, la felicidad, la neutralidad y la tristeza. Los autores

informaron una precisión de más del 90% para la

identificación del hablante y más del 70% para el

reconocimiento de emoción. Con el mismo objetivo de

proporcionar un cambio de comportamiento positivo, los

autores también desarrollaron SociableSense [44], una

plataforma que supervisa las interacciones sociales del

usuario y proporciona información en tiempo real para

mejorar sus relaciones con sus compañeros. En este trabajo,

los autores intentaron medir la "sociabilidad" de los usuarios,

que es un factor importante en muchos trastornos de la

conducta, que van desde el autismo a la depresión. Entonces,

el sistema cierra el bucle proporcionando información en

tiempo real y alertas que tuvo como objetivo hacer que la

gente más sociable. La medición de la sociabilidad se dividió

en dos factores, la función de proximidad e interacción. La

función de proximidad se definió por la proximidad entre los

usuarios y se infirió por un mecanismo de localización de

cubierta a base de Bluetooth de grano grueso. Interacción se

deriva de la de habla entre los usuarios y se infirió por medio

del sensor micrófono y un clasificador de identificación del

hablante, de una manera similar a EmotionSense.

Socialización activa se promueve a través de un sistema de

juego que clasifica a las personas más sociables como

"alcaldes" de los grupos sociales. Sus resultados mostraron

que tales mecanismos de retroalimentación influenciados

usuarios y aumentaron su sociabilidad.

También se identificaron varios retos actuales para la

detección móvil en [42], incluyendo:

• Restricciones de energía asociados con detección

continua, que requieren mecanismos inteligentes que se

adaptan dinámicamente las velocidades de muestreo en

función del contexto del usuario.

• Procesamiento de datos y mecanismos de inferencia

que pueden extraer con precisión la información sobre

el comportamiento humano a partir de datos de

sensores primas y la importancia de equilibrar la

distribución de este cálculo a través de los sensores de

teléfonos inteligentes y cloud basados back-ends.

• Generalización de mecanismos de clasificación que

necesitan para hacer inferencias uniformes respecto

ampliamente diferentes poblaciones de usuarios.

• Cuestiones de privacidad acerca de la adquisición de

datos sensibles (ubicaciones, actividades) y el registro

de datos sin el consentimiento informado de las

personas (por ejemplo, la captura de forma inadvertida

la voz de una persona externa a través del micrófono de

un usuario del smartphone)

La detección de la emoción no se limita a expresar el

reconocimiento de patrones, sin embargo, y se han propuesto

otras formas interesantes de inferir el estado psicológico del

usuario. La interfaz táctil y el movimiento de un smartphone

se utilizaron en [45] como una manera para infering estados

emocionales. El marco propuesto consistió en un proceso de

reconocimiento de emociones y un algoritmo de aprendizaje

de preferencia emoción que se utilizaron para recomendar

aplicaciones de teléfonos inteligentes, contenidos

multimedia y servicios móviles que se ajustan estado

emocional actual del usuario. El sistema recoge los datos de

tres sensores, la interfaz táctil, acelerómetro y giroscopio,

clasificándolo en tipos (por ejemplo, tocar acciones podrían

dividirse en tapping, arrastrando, chasqueando y de multi-

tacto). Los datos procesados se utilizó para cuantificar las

emociones más altos nivel, como "neutral", "asco", la

felicidad "o" tristeza ", a través de los métodos de

clasificación de árboles de decisión. Mediante el análisis de

patrones de historia de la comunicación y el uso de las

aplicaciones, MoodScope [46] también inferir el estado de

ánimo del usuario en función de cómo se utilizó el teléfono

inteligente. El sistema pasiva corrió en el fondo, la

supervisión del uso de aplicaciones, llamadas telefónicas,

mensajes de correo electrónico, mensajes SMS, historiales

de navegación web, y cambios de ubicación como

características de comportamiento del usuario. Con

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 8 promedios de humor diarios como etiquetas y registros de

uso como una tabla de entidades, los autores aplicaron un

algoritmo de regresión para discernir un modelo de

inferencia estado de ánimo.

3) La actuación en HiTLCPS: La actuación es una

definición muy amplia en el campo de HiTLCPSs. Por

ejemplo, las aplicaciones que monitorean pasivamente

entorno de sueño de un ser humano para dar información

sobre las posibles causas de la interrupción del sueño [47], o

que el historial cardiaco de un ser humano suena a la

detección de posibles patologías [48] no influyen

directamente el medio ambiente asociados a intentar

alcanzar un determinado objetivo y, sin embargo, siguen

siendo "accionar", proporcionando información. Una

actuación más directa con el mundo físico puede lograrse

mediante dispositivo especializado, tales como robots [19].

Futura generación de robots avanzados se imaginó ser móvil

y operando en contextos estructurados o inciertos. El mundo

ha sido testigo de un aumento gradual en el número de robots

instalados anualmente, desde alrededor de 65.000 a

principios del 2000 a 105,000 en el 2007, según la Comisión

Económica de las Naciones Unidas para Europa [49], y hasta

alrededor de 120.000 previsto para 2015. El sector se espera

que crezca a una tasa de 5.4% por año, a partir de un valor

de $ 5.4B en 2005 a un valor proyectado de $ 52B para el

año 2025, según el estudio de la Comisión Económica de las

Naciones Unidas. Teniendo en cuenta estos factores, la

robótica también jugarán un papel muy importante en el

futuro HiTLCPSs.

Curiosamente, en los últimos años ha habido una

combinación de dos tecnologías importantes - los robots y

WSNs que se complementan entre sí. WSNs ayudar en el

proceso de descubrir el entorno donde los robots accionar; el

nivel de detalle de la información proporcionada por sus

sensores puede ser esencial para las tareas a ser realizadas

por el robot. Por otro lado, los robots pueden ser utilizados

como mulas que recogen e información hacia adelante de

varios nodos de sensores distribuidos en el medio ambiente.

Así, la energía excesiva necesaria para larga distancia o

multi-hop transmisiones se reduce. Los robots también

pueden realizar la calibración de los sensores y apoyar su

proceso de recarga cuando los niveles de energía son bajos.

Los robots y tecnologías de sensores inalámbricos pueden

ser explotados para apoyar el monitoreo a distancia en

entornos peligrosos en mantenimiento, utilizando un

conjunto de sensores para medir, por ejemplo, los niveles de

gas. También se pueden aplicar en el seguimiento de impacto

ambiental, tal como en instalaciones de tratamiento de aguas

residuales o para la medición de las emisiones al aire, lo que

permite una implementación proactiva de una cultura de

responsabilidad social. Uso de la tecnología inalámbrica y

móvil de inspección robótica para el seguimiento y

vigilancia de áreas amplias, donde el diagnóstico y detección

de intrusiones son críticos, es también una solución más

fiable y rentable que los métodos tradicionales.

Mientras WSNs ofrecen las capacidades sensoriales

necesarias para robots para realizar las tareas deseadas, los

seres humanos proporcionan la necesaria gestión de la

operación. Por lo tanto, los robots son capaces de realizar

misiones en entornos peligrosos en cooperación con los seres

humanos, teniendo en cuenta el estado psicológico de los

seres humanos, mientras que utilizando datos de redes

inalámbricas de sensores para escanear los seres humanos y

el medio ambiente. De hecho, la combinación de humanos-

WSNs-Robots tiene un enorme potencial en la perspectiva

de la actuación en HiTLCPSs, desde la automatización

industrial avanzada puede beneficiarse enormemente de

capacidades de detección distribuidos. Robots, los seres

humanos y WSN se pueden implementar para apoyar la

seguridad del personal, complementando el trabajo humano

en contextos peligrosos, con redes de sensores inalámbricos

recolección y procesamiento de información. Los

trabajadores móviles y los robots pueden ser equipados con

varios sistemas sensoriales que envían información a un

centro de control, accesible y supervisado por el personal de

seguridad y de control de la salud del personal. Esto permite

a los trabajadores para controlar con seguridad y de forma

remota las operaciones y tomar decisiones más rápido. Tal

combinación de estas tecnologías permite contemplar muy

avanzada HiTLCPSs aplicar a muchas situaciones

diferentes. A modo de ejemplo, los robots de inspección

voladores podrían utilizarse para navegar de forma

interactiva e inspeccionar estructuras de la planta de energía

(incluyendo diversos componentes dentro y alrededor de las

calderas, filtros ambientales o torres de refrigeración) y

estructuras dentro de la industria de petróleo y gas (dentro y

fuera de las chimeneas de gran escala, en el interior y

sistemas de antorcha fuera, parte interior de botón de

columnas de refinado, así como tuberías y napa de tubería).

Por otro lado, los trabajadores del campo pueden colaborar

con estos robots en sus tareas de inspección, en la gestión de

toda la operación y en el despliegue y la recogida de redes

de sensores. Controles hitl permiten que esta colaboración

sea seguro para los seres humanos, ya que se hacen su

presencia, acciones e intenciones a conocer a los robots

individuales, así como todo el sistema.

Hay varios proyectos que estudian específicamente y

evaluar la integración de las redes inalámbricas de sensores

con los robots. Por ejemplo, la Red Robótica ubicua

cognitivas (7PM ICT269914) [50] es un proyecto en curso

que pretende crear sistemas autónomos y auto-configurado

por WSNs combinan, multi-agentes y robots móviles. Los

mecanismos propuestos reducen la complejidad y el tiempo

necesario en las tareas de implementación y reconfiguración.

Sin embargo, el objetivo principal de este proyecto es

eliminar, en lo posible, lo humano de los procesos de

configuración y mantenimiento. Según los autores, esto

significa que la calidad de servicio que se ofrece por los

RobotWSNs tiene la intención de ser mejorado

significativamente, sin la necesidad de una amplia

participación humana. Teniendo en cuenta que estas

tecnologías están destinadas a coexistir con los seres

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 9 humanos, ¿por qué los seres humanos excluidos de las

decisiones de bucle de control? ¿Por qué no aprovechar el

potencial humano para crear sumerja HiTLCPSs?

Otros lugares de investigación se centran más esta

cooperación entre humanos y robots. Proyectos como NIfTI:

cooperación Natural humano-robot en entornos dinámicos

(FP7-ICT -247.870) [51], un proyecto europeo FP7 que iba

desde enero de 2010 hasta diciembre de 2013, propuesto

nuevos modelos de cooperación entre robots y humanos

cuando trabajan para un objetivo compartido, realizar tareas

juntos. Sin embargo, este proyecto requiere una gran

cantidad de instrucciones directas de humanos a los robots y

WSN no se utilizaron para contribuir de forma dinámica y

adaptar estos sistemas. Phriends: Físico-Robot-Human

Interaction - Confiabilidad y Seguridad (FP6IST-045359)

[52] fue un proyecto que tuvo como objetivo proponer la

coexistencia de robots y humanos. Uno de sus principales

objetivos era encontrar los más estrictos estándares de

seguridad para esta convivencia. Más tarde, este proyecto dio

lugar a un nuevo proyecto PF7, Saphari [53], que mantuvo

su objetivo principal, pero ahora se utiliza la robótica suaves,

combinando reacción cognitiva y seguro interacción física

humano-robot. En contraste con su proyecto precursor,

Saphari pretende proporcionar funcionalidades confiables,

eficientes y fáciles de usar. También hay otros proyectos en

el tema de la seguridad en las interacciones entre humanos y

robots. CHRIS - Sistemas de Interacción Robot Humanos

Cooperativas (FP7-ICT-215805) [54] evaluó un mecanismo

de asignación entre robots y humanos. Este proyecto también

pretendía estudiar la seguridad de las tareas de cooperación

entre humanos y robots cuando trabajan para la misma

finalidad. Sin embargo, una vez más, estos ambientes no

asumieron la existencia y la participación de las redes

inalámbricas de sensores. Por otro lado, los humanos eran

vistos como sólo los usuarios finales y que no estaban

integrados en el sistema. SWARMANOID - Hacia

humanoides Robotic Systems (FP6-IST-022888) [55] y

SYMBRION: simbióticas robóticos Organismos (FP7ICT-

08.02.2007) [56] eran dos proyectos similares que tenían

como objetivo encontrar estrategias para lograr un trabajo de

colaboración entre robots. SWARMANOID propuso

mecanismos conjuntos, tanto por aire y tierra para lograr las

tareas de búsqueda. El último proyecto destinado a optimizar

la energía mediante el intercambio de políticas. RobotEra

[57] es un proyecto que comenzó en 2012 y terminará en

2015. Se pretende implementar e integrar los sistemas

robóticos avanzados y entornos inteligentes en escenarios

reales para el envejecimiento de la población. Algunos de

estos entornos inteligentes se basan en WSNs y su papel es

apoyar la calidad de vida y la vida independiente de las

personas mayores.

A pesar de todos estos esfuerzos, todavía queda mucho por

hacer, en particular, para el accionamiento robótico que

considera el estado humano. Así, el papel de la robótica en

el futuro HiTLCPSs no puede ser todavía entiende

completamente. Además de las dificultades técnicas

insuperables, también hay cuestiones de carácter ético que

también tendrá que ser considerado. Vamos a identificar

algunos de estos asuntos con más detalle en la sección V-B2.

B. Aplicaciones de HiTLCPSs

Hay una necesidad de una comprensión global de espectro

de aplicaciones hitl, que requiere un estudio de un gran

número de soluciones de manera que se pueden encontrar los

principios subyacentes comunes, requisitos y modelos. En

esta sección, analizaremos varias obras en la zona de

HiTLCPSs que se aplican los distintos procesos estudiados

en la sección II.

Para contribuir a esta necesidad de comprensión espectro

de aplicaciones hitl, el trabajo en [18] proporciona su propia

implementación de un sistema humano-in-the-loop que

intentó reducir el desperdicio de energía en estaciones de

trabajo mediante el modelado de la conducta humana para

detectar las distracciones. Las prácticas actuales para reducir

el consumo de energía se basan generalmente en contadores

de tiempo fijos que inician de modo de reposo después de

varios minutos de inactividad. Sin embargo, este sistema de

detección distracción utiliza intervalos de tiempo de espera

de adaptación, de detección de niveles múltiples y

procesamiento de fondo para detectar las distracciones (por

ejemplo, llamadas telefónicas, ir al baño) con 97,28% de

precisión y reducir el derroche de energía en un 80,19% [18].

El "modelo de distracción" propuesta adjunta dos fuentes

principales de información, actividades de los usuarios y las

actividades del sistema. A nivel de usuario-actividad, los

autores utilizaron un "rastreador mirada", que evalúa gazing

del usuario en la pantalla del ordenador a través de una

cámara web. A nivel del sistema-actividad, el sistema evalúa

teclado y ratón eventos, uso de la CPU y actividades de la

red para inferir el nivel de uso de la máquina. El lazo de

control combinado ambos tipos de información para

determinar el estado de distracción del usuario, con algunas

medidas de autocorrección; por ejemplo si el usuario reanuda

el sistema poco después de que fue puesto a dormir, el lazo

de control tomó esto como un evento de retroalimentación

negativa, y posteriormente se ajusta el intervalo de tiempo

de espera.

El área de Human Computer Interaction (HCI) ha

estudiado durante mucho tiempo el concepto de hitl. Los

humanos prefieren atender a su entorno y participar en el

diálogo y la interacción con otros seres humanos en lugar de

controlar las operaciones de las máquinas que les sirven. Así,

en [58] se sugiere que debemos poner Informática en la

Interacción Humano Loop (CHIL), en lugar de al revés y un

consorcio de 15 laboratorios en 9 países se ha unido para

explorar lo que se necesita para construir utilizable CHIL

servicios de computación. La infraestructura consorcio

desarrollado utilizado en varios prototipos de servicios,

incluyendo un dispositivo de teléfono / comunicación

proactiva, un sistema de memoria Jog para obtener

información de apoyo y recordatorios de reuniones, espacios

de trabajo colaborativos de apoyo y seguimiento de

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 10 reuniones y un traductor de voz simultánea para el dominio

de clase. Estos proyectos dieron lugar a varios avances en las

áreas de tecnologías de percepción audiovisuales, incluido el

reconocimiento del habla y del lenguaje natural, el

seguimiento de la persona y la identificación, la

identificación de las señales de interacción como los gestos,

el cuerpo y la cabeza plantea y atención, así como la

clasificación de la actividad humana.

Un marco de comunicación para la interacción hombre-

máquina que es sensible a los estados afectivos humanos se

presenta en [59], a través de la detección y el reconocimiento

de estados afectivos humanos basados en señales

fisiológicas. Desde la ansiedad juega un papel importante en

diversas tareas de interacción hombre-máquina y puede estar

relacionado con tarea de rendimiento, se aplicó este marco

en [60] para detectar específicamente la ansiedad a través de

señales fisiológicas del usuario. Los métodos de

reconocimiento de ansiedad presentados pueden aplicarse

potencialmente en HiTLCPSs avanzadas.

Conceptos hitl también se han aplicado a la utilización de

los datos del smartphone. De hecho, hitl previamente se ha

propuesto como una solución para hacer frente a la creciente

demanda de acceso inalámbrica de datos [61]. Dado que el

espectro inalámbrico es limitado y compartido, y las tasas de

transmisión no se puede mejorar más exclusivamente con las

innovaciones de la capa física. Por lo tanto, se propuso un

mecanismo de "usuario-en-el-loop" que promueve el control

del territorio, en el que se insta al usuario a moverse a un

lugar menos congestionada, y el control temporal, en la que

los incentivos, como la fijación dinámica de precios, se

aseguraron de que el usuario reduce o pospuesto su demanda

actual de datos en caso de que la red se congestiona. Esta

actividad controlada en lazo cerrado propio usuario a través

de las sugerencias e incentivos, influenciado por la situación

relación y el tráfico de señal a interferencia plusnoise de la

ubicación actual. Los autores proponen que los usuarios

reciben información de control en la forma de una interfaz

gráfica de usuario, que muestra un mapa y direcciones a una

mejor ubicación y el mejor momento para iniciar su sesión

de tráfico (por ejemplo, fuera de horas punta).

Schirner et al. [19] han puesto ya de relieve los desafíos

multidisciplinarios existentes asociados con la adquisición

de los estados humanos en HiTLCPS. Por ejemplo, los

sistemas integrados son componentes clave que se utilizan

para estos sistemas y, como tales, propusieron una

metodología integral para la automatización del sistema en

el que los diseñadores desarrollen sus algoritmos en

lenguajes de alto nivel y que encajen en un nivel del sistema

electrónico (ESL) conjunto de herramientas que actúa como

un compilador sistema, produciendo código para la CPU y el

arreglo de compuertas programables en campo. Esta

automatización permite a los investigadores probar más

fácilmente sus algoritmos en escenarios reales y se centran

más exclusivamente en la importante tarea de algoritmo y el

desarrollo del modelo. Schirner et al. También se utiliza una

interfaz cerebro-ordenador basados en EEG para la

detección sensible al contexto de la condición de un ser

humano, lo que influyó en el control de una silla de ruedas

eléctrica. Para mejorar la precisión inferencia intención, los

autores sugieren que los algoritmos de inferencia deben

adaptarse a la aplicación actual, así como las preferencias del

usuario y el comportamiento histórico, es decir, utilizar

priores específicos de la aplicación y la información

contextual. El campo de la robótica también se aborda, como

los robots son el principal medio para la actuación e

interacción con el mundo físico en el CPS. Sus

semiautónomas interpretado en silla de ruedas señales

cerebrales que traducir tareas de alto nivel tales como "Vaya-

to-cocina" y luego ejecutado planificación de la trayectoria

y la evitación de obstáculos [19]. Sin embargo, las preguntas

importantes de investigación están todavía sin resolver, a

saber, el problema de dividir el control entre el humano y la

máquina, así como la modularidad y capacidad de

configuración de tales sistemas. Arquitecturas de sensores

distribuidos también son muy importantes para hitl ya que

permiten la medición de los cambios fisiológicos que se

pueden procesar para inferir las actividades humanas

actuales, estados psicológicos y la intención. En este sentido,

BCC se presentó como un medio para apoyar el uso de baja

energía, alto ancho de banda, la heterogeneidad y reducir la

interferencia.

En el Instituto Politécnico de Worcester [62], una

plataforma de creación de prototipos y un marco de diseño

abierto para una silla de ruedas semiautónoma de realizar un

HiTLCPS fue desarrollado. Los autores consideran personas

con discapacidad, es decir, aquellos que sufren de "síndrome

de cautiverio", una condición en la cual un individuo es

plenamente consciente y despierto, pero todos los músculos

voluntarios del cuerpo se paralizan. Para mejorar la vida de

estas personas, crearon un sistema de ruedas hitl que utiliza

IR y sensores ultrasónicos para navegar a través de los

ambientes interiores, que permite al usuario compartir el

control con la silla de ruedas de manera hitl. Esto permite a

las personas con discapacidad a vivir de manera más

independiente y tener movilidad. El prototipo resultante

utiliza componentes modulares para proporcionar la silla de

ruedas con un grado de semiautonomía que pueda ayudar a

los usuarios de sillas de ruedas eléctricas para desplazarse

por el medio ambiente. Este trabajo se amplió en [19], donde

el usuario puede interactuar con la silla de ruedas a través de

una interfaz cerebro / equipo basado en el uso de los

potenciales evocados visuales SteadyState inducidos por el

parpadeo patrones de luz en el campo visual del operador.

Un monitor mostró parpadeantes dameros con diferentes

frecuencias. Cada tablero de ajedrez y la frecuencia

correspondían uno de los cuatro lugares deseados. Al

operador se centró en un tablero de ajedrez deseado en el

monitor, su corteza visual sincronizado predominantemente

con parpadeantes frecuencias armónicas del tablero de

ajedrez. Estas frecuencias se detectaron a través de un

electrodo en el cuero cabelludo cerca del lóbulo occipital,

donde se encuentra la corteza visual.

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 11 Otros proyectos también se centraron en el desarrollo de

las sillas de ruedas hitl para las personas minusválidas. La

obra "I Want That" [63], propuso un sistema que controla un

brazo robótico silla de ruedas montadas disponibles

comercialmente. Dado que las personas con impedimentos

cognitivos pueden no ser capaces de navegar por la interfaz

basada en menús proporcionada por el fabricante, los autores

mejorado con un sistema basado en la visión que permite a

los usuarios controlar directamente el brazo robótico para

recuperar de forma autónoma un objeto deseado de un

estante. Para ello, utilizaron una pantalla táctil que muestra

una vista de cámara del hombro, una aproximación del punto

de vista del usuario de la silla de ruedas. Un módulo de

selección de objetos transmite la alimentación imagen en

directo de la cámara y se calcula la posición de los objetos.

El usuario puede indicar "Quiero que" apuntando a un objeto

en la pantalla. Posteriormente, un módulo de seguimiento

visual reconocido el objeto desde una base de datos de

plantilla, mientras que el brazo robótico alcanzó hacia ella y

se la llevó de vuelta al usuario.

Un dispositivo robótico basado en visión para facilitar las

actividades de la vida diaria de la médula espinal lesionada

usuarios con discapacidad motora también fue propuesto en

[64], a través de un control hitl de un brazo robótico de

asistencia. El objetivo de la investigación era reducir el

tiempo a la tarea finalización y la carga cognitiva para los

usuarios que interactúan con entornos no estructurados a

través de una silla de ruedas montadas brazo robótico. Los

usuarios podrían indicar la ubicación aproximada de un

objeto deseado en el campo visual usando una de las diversas

interfaces de usuario, incluyendo una pantalla táctil, un

trackball, un interruptor de jalea y el micrófono de la cámara.

Posteriormente, podrían ordenar el brazo robótico para

centrar el objeto de interés en el campo visual de la cámara

y, a continuación, agarrar el objeto deseado.

Un diseño basado en modelos y validación de sistemas de

dispositivos médicos de circuito cerrado fue presentado en

[65]. La seguridad de un sistema de control de bucle cerrado

de dispositivos médicos interconectados y mecanismos se

estudió en un escenario clínico, con el objetivo de reducir la

posibilidad de error humano y mejorar la seguridad del

paciente. Una bomba de PCA entregó un fármaco al paciente

a una velocidad programada, mientras que un oxímetro de

pulso recibido señales fisiológicas y los procesa para

producir la frecuencia cardíaca y salidas de SpO2. Un

componente Supervisor tiene estas salidas y se utiliza un

modelo de paciente para calcular el nivel de fármaco en el

cuerpo del paciente. Esto a su vez influyó en las señales de

salida fisiológicas a través de una función de absorción del

fármaco. Con base en esta información, el supervisor decide

si enviar o no una señal de parada a la bomba de PCA. La

principal aportación del documento era la metodología para

el análisis de las características de seguridad de este tipo de

sistemas.

Refrigeración (HVAC) de calefacción, ventilación y

también se han dotado de controles hitl. Por ejemplo, en [66],

los autores implementaron un sistema que utiliza sensores de

movimiento inalámbrico baratas y sencillas y sensores de

puertas para inferir automáticamente cuando los ocupantes

están lejos, vivo, o dormir en una casa. El sistema utiliza

estos patrones para ahorrar energía al apagar

automáticamente el sistema de climatización de la casa tanto

como sea posible sin sacrificar el confort de los ocupantes,

creando un HiTLCPS. Otro ejemplo se puede encontrar en

[67], donde una red de sensores de ocupación se desplegó en

toda una planta de un edificio de la universidad junto con una

arquitectura de control que guió el funcionamiento del

sistema de climatización del edificio, activarlo o para ahorrar

energía al reunirse edificio requisitos de desempeño.

C. Redes sociales y HiTLCPSs

A pesar de estar en su infancia, la IO y CPS ya están

transformando la forma en que nuestro trabajo mundo y la

sociedad, en un nivel muy fundamental y a un ritmo

increíblemente rápido. A medida que nuestros dispositivos

conectados a Internet evolucionan también lo hacen los

medios que utilizamos para comunicar e interactuar con las

personas que consideremos cerca. En el pasado, las

interacciones de las personas se enfrentan a cara sobre todo

entre sus grupos de pares, con relaciones ocasionales de larga

distancia a través de cartas o llamadas telefónicas. En el

mundo actual, vemos una revolución social donde la gente

comparte, en tiempo real, historias divertidas, pensamientos,

sentimientos, fotografías y otras piezas de su vida con su

familia y amigos, algunos de los cuales no han estado en

contacto físico con para mucho tiempo, y en algunos casos,

ni siquiera visto en la "vida real". Las redes sociales son un

fenómeno que floreció y continúa para conectar un

asombroso número de usuarios, convirtiéndose en más

rápido crecimiento en el comportamiento de los medios de

comunicación social activa en línea. La magnitud de estos

cambios están sucediendo es sorprendente: un análisis

estadístico por Media Browser, Socialnomics y MacWorld

sugieren que Facebook, una de las mayores redes sociales,

cuenta con alrededor de 1,4 millones de usuarios en todo el

mundo y que el 98% de personas de 18-24 años ya utilizar

sitios web de medios sociales [68]. Otro estudio afirma que

el 42,6% de la población mundial en línea utiliza Facebook

[69]. Esta tendencia de redes sociales no muestra indicios de

desaceleración, como el número de usuarios de Facebook se

incrementó un 22% desde 2012 hasta 2013 [70].

Dado que las redes sociales están becomming tan

importante en las interconexiones entre los seres humanos,

se espera que van a jugar un papel destacado en HiTLCPSs.

Esto ya se evidencia si se tiene en cuenta la pervasiness de

las redes sociales, que fue posible mediante el uso de

aplicaciones de teléfonos inteligentes dedicados. De los 1310

millones de usuarios de Facebook activos mensuales,

alrededor de 680 millones utilizar una aplicación móvil [70],

lo que representa un porcentaje de utilización del 69% por la

comunidad mundial de smartphones [69]. A pesar de estos

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 12 avances y el interés del público en general en estos servicios

sociales, su funcionalidad actual aún no refleja la verdadera

dinámica de las relaciones de la gente y la vida personal. En

lugar de ser eventos predeterminados y únicos en el tiempo,

las actividades de grupo sociales pueden, de hecho, sucede

muy a menudo y, la mayor parte del tiempo, de forma

espontánea. Los sistemas actuales no son capaces de

proporcionar este componente en "tiempo real" a las redes

sociales, lo que disminuye su verdadero potencial. En cierto

sentido, podemos clasificar las redes sociales actuales como

todavía muy "estática" en comparación con un sistema más

completo capaz de seguir verdaderamente el alcance de las

interacciones sociales humanas. Mientras que el uso de las

contribuciones de colaboración sigue siendo una parte

importante de las aplicaciones sociales y puede proporcionar

datos significativos y útiles, los sistemas de detección

pueden proporcionar una información más fiable y sensible

que puede crucial en el logro de este socialnetworking

"automática en tiempo real". De hecho, un enfoque hitl a las

redes sociales también puede llegar a resultar un salto

tecnológico más actual de redes sociales de la misma

magnitud de la proporcionada por los teléfonos móviles a

través de los teléfonos tradicionales.

Ya podemos ver un aumento en el número de aplicaciones

sociales disponibles para los dispositivos móviles que están

empezando a tocar la frontera entre lo virtual y el mundo

físico. Aunque la mayoría de ellos no dependen del uso de

sensores o actuadores, muchas aplicaciones de obtener los

datos ambientales de la retroalimentación de colaboración

proporcionada por sus usuarios. Los usuarios pueden

proporcionar información sobre las condiciones climáticas

en una ciudad, el medio ambiente de los establecimientos de

ocio nocturno o incluso la congestión del tráfico. Waze [71]

es un software de navegación GPS impulsado por la

comunidad que aprende de los tiempos de conducción de los

usuarios y de los informes de los usuarios sobre los

accidentes y los atascos de tráfico para proporcionar

enrutamiento y en tiempo real las actualizaciones de tráfico.

Foursquare [72] es una aplicación de red social móvil muy

popular que permite a los usuarios "check in" en diversos

lugares. Lugar se basa en el hardware GPS en el dispositivo

o ubicación de red móvil que proporciona la aplicación, y

también se puede seleccionar mediante un sitio web para

móviles o de una lista de lugares en los alrededores.

Resalte [73] es una aplicación social que permite a los

usuarios aprender más acerca de las personas que los rodean.

Las personas que usan Resalte pueden tener el perfil de otros

usuarios, dentro de un campo de fútbol o menos de su

ubicación, mostrará en su teléfono. La aplicación presenta

varios tipos de datos, a saber los nombres, fotos, amigos

mutuos y otros usuarios de la información han decidido

compartir, así como un mapa pequeño que muestra su

ubicación reciente. Cuanto más se acerca a una persona es el

usuario (las más intereses, amigos o la historia que tienen en

común) es más probable que el usuario será notificado de su

presencia. Por lo tanto, Resalte espera aumentar la

sincronicidad y reducir la fricción en conocer gente nueva,

lo que permite a los usuarios saber algunas cosas acerca de

unos a otros con antelación.

El SceneTap [74] solicitud es otro ejemplo de una

detección aún más flexible y complejo de personas para

propósitos de redes sociales. La aplicación utiliza el software

de detección facial anónima para aproximar la edad y el sexo

de las personas que entran en un ambiente de discoteca.

Contando el número de personas que entran y salen de un

lugar, la aplicación puede estimar y reportar tamaño de la

multitud, relaciones de género, y la edad promedio de las

personas en un lugar determinado. Esta información se

comparte entre los usuarios, lo que les permite planificar

mejor sus salidas de noche y decidir qué establecimientos

vida nocturna son una mejor opción para sus deseos.

Aunque los ejemplos anteriores muestran cómo las

aplicaciones móviles se están convirtiendo cada vez más

generalizada, todavía no hemos llegado a una etapa donde

hitl y las redes sociales se han unido correctamente. Sin

embargo, el gran interés en las redes sociales por las masas,

el creciente intercambio de información personal y la oleada

de aplicaciones sociales móviles marcan una tendencia muy

pronunciada que señala a un futuro en el que la detección y

la movilidad lo más probable es llegar a ser más importante

y bien aceptada . Esta línea de pensamiento ha estado

presente en la investigación ya en 2008, con un importante

trabajo de investigación que ha dado forma

considerablemente la investigación en el área. CenceME

[75] fue un innovador marco de detección centrada en las

personas, donde se utilizaron sensores integrados en los

teléfonos inteligentes comerciales extrapolar actividades del

mundo real del usuario que a su vez fueron reproducidas en

los entornos virtuales: el objetivo a largo plazo era

proporcionar representaciones virtuales de los seres

humanos, su entorno y las interacciones sociales, el

intercambio de esta información entre los grupos de amigos

con el fin de facilitar las actividades sociales y de introducir

un componente en tiempo real a las redes sociales. Teléfono

inteligente del usuario ejecutó algoritmos de reconocimiento

de la actividad que se extraen patrones a partir de los datos

obtenidos, tales como el estado del usuario actual (por

ejemplo, como sentarse, caminar, de pie, bailando, reunión

de amigos) mientras que el GPS se utiliza para detectar la

ubicación lógica de un usuario (por ejemplo, la gimnasio,

cafetería, trabajo u otros lugares significativos). Esta

información se reflejó en un mundo virtual, Second Life

[76], donde los amigos del usuario pueden ver cuáles son las

actividades que estaba realizando en un momento dado, así

como su posición geográfica actual. El uso de los teléfonos

inteligentes como medio de detección y comunicación con

realidades virtuales es un aspecto importante de este trabajo,

ya que depender de tecnologías comunes y de fácil acceso

fomenta la adopción de estos nuevos sistemas por más

usuarios.

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 13

A pesar de la innovación y el potencial demostrado por

estas aplicaciones de redes sociales hitl, también se han

encontrado con una cantidad considerable de escepticismo.

En lo que respecta a destacar, se ha argumentado que los

encuentros entre las personas son a veces mejor "dejaron a

su suerte" y que la aplicación "puede decir a los demás

demasiado de ti" [77]. En cuanto a SceneTap, los escépticos

defienden preocupaciones sobre la privacidad y han

planteado cuestiones en torno a las tecnologías de detección

facial utilizados para recopilar información, ya que se

emplean sin el consentimiento de las personas. La aplicación

se encontró con un lanzamiento preocupante en mayo de

2012 en la que se supone que debe ser apoyado por

veinticinco San Francisco bares, de los cuales diez se retiró

después de las llamadas airadas y un editorial que llamó al

servicio de "espeluznante". La aplicación también ha sido

criticado por sus opciones de filtrado de género, dejando que

la gente a encontrar bares con una mayor proporción de

hombres o mujeres en un determinado rango de edad [78].

Problemas de precisión en el software de reconocimiento

facial también se han señalado, lo que resulta en varios bares

mostrando porcentajes de alta capacidad cuando en realidad

eran "tan muerto como puede ser" [79].

Aplicación y liberación de CenceME también fue recibida

con cierta reserva. Como los propios autores admiten,

opiniones de los usuarios pueden ser brutal y el impacto de

esos exámenes pueden ser negativas para la reputación de

aplicación [80]. Mientras que varios usuarios elogiaron

CenceME alegando que era "algo fresco y nuevo" y "la mejor

manera de mantenerse al día con sus amigos", muchos lo

vieron como una mera aplicación peculiar que, aunque

interesante, era lento y lleno de bichos. Otros usuarios no

estaban seguros de si era "muy fresco o inútil", que muestra

una cierta aprensión hacia un "escenario de Gran Hermano",

viéndolo como una "invasión de privacidad" y cuestionar la

utilidad de dejar que otros "saber si usted está corriendo o

caminando o no "

[81].

III. Vista taxonómico DEL PARADIGMA HITL

Las secciones anteriores han demostrado que el campo de

hitl tiene un inmenso potencial y, sin embargo, sigue siendo

mayormente inexplorada y hay enormes desafíos a ser

superados. Según lo propuesto por [20] hay una necesidad

de alcanzar una comprensión de la gama de aplicaciones hitl,

sus principios subyacentes, requisitos y modelos.

Con el fin de comprender mejor la dimensión de un campo

tan amplio como HiTLCPSs, es importante llevar a cabo las

taxonomías que nos permiten estructurar mejor nuestras

ideas y conceptos. Stankovic et al. [20] ya han comenzado a

establecer una base taxonómica para aplicaciones

HiTLCPSs, presentados en el inciso III-A. En este

documento, vamos a ampliar este ejercicio taxonómico que

considerar también las posibles funciones de los seres

humanos en estos sistemas, así como sus requisitos

generales. Creemos que tal distinción es importante, ya que

nos permitirá responder mejor a algunos de los desafíos

propuestos previamente, tales como la determinación de la

forma de incorporar el comportamiento humano en la

metodología de control de evaluación [20].

A. vista taxonómico de las aplicaciones actuales hitl

Según Stankovic et al. [20], es posible organizar

aplicaciones hitl existente en tres tipos: (i) las aplicaciones

donde los humanos controlan directamente el sistema, (ii) las

solicitudes en que el sistema monitorea pasivamente los

humanos y toma las acciones apropiadas, y (iii) un híbrido

de ( i) y

(Ii).

Control humano - hay dos escenarios principales donde los

humanos controlan directamente el CPS. En escenarios de

control de supervisión, los operadores humanos supervisan

un proceso de lo contrario principalmente autónoma. Los

operadores son responsables de ajustar determinados puntos

de ajuste que pueden influir en el sistema. Este es el caso de,

por ejemplo, escenarios industriales

Fig. 2. Taxonomía de Human-in-the-Loop aplicaciones

donde los operadores configurar o ajustar ciertos parámetros

de destino que se realiza entonces por el CPS robótica

autónoma principalmente. Si el ser humano tiene un

comando más directo sobre el proceso, estamos en presencia

de escenarios de control directo. Estos son los escenarios

típicos amo-esclavo en cuestión humanos comandos al

sistema de ciber-físicos, que a su vez lleva a las acciones

necesarias y notifica los resultados. Un ejemplo de un

sistema de este tipo se puede ver en el introducido

anteriormente [63], donde un brazo robótico silla de ruedas

montado es controlado por una persona con discapacidad

para recuperar objetos.

Monitoreo Humano - aplicaciones que pasivamente

monitorean los humanos, también conocido como

"aplicaciones centradas en las personas de detección",

utilizan sus datos de monitoreo para tomar las acciones

apropiadas. En el ámbito de los CPS, estos pueden ser de dos

tipos: sistemas de bucle abierto y en bucle cerrado. Sistemas

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 14 de circuito abierto vigilar la información sobre los seres

humanos con respecto a varios aspectos (por ejemplo, la

calidad del sueño, la actividad física, a nivel de atención) e

informar los resultados. Un ejemplo es Look4MySounds,

una plataforma de monitorización remota para la

auscultación de los sonidos cardíacos y detección automática

de patologías [48]. La plataforma utiliza un estetoscopio

integrado con el cual sonidos de auscultación se registran y

procesan para detectar automáticamente patologías. Las

muestras de sonido y diagnóstico obtenidos después son

enviados remotamente a un médico. A pesar del ser humano

en el proceso, el sistema no toma las acciones proactivas y

simplemente transmite los resultados a un médico

especializado. Por otro lado, los sistemas de circuito cerrado

usan sus datos sensoriales y los resultados del procesamiento

de contribuir activamente hacia una meta específica. Por

ejemplo, un smartshirt puede controlar los niveles de

ejercicio de un ser humano en un gimnasio, mientras que un

sensor colocado en la temperatura ambiente monitores de

pared. Cuando el ser humano es el ejercicio, el control hitl

puede señalar el sistema de climatización para reducir la

temperatura de la habitación con el fin de hacer el ejercicio

más agradable.

Sistemas Híbridos - sistemas híbridos toman centrada en

las personas la información de detección como

retroalimentación a sus bucles de control sin dejar de tener

entradas humanas directas en consideración. Ampliemos

nuestro ejemplo smartshirt para incluir una aplicación de

teléfono inteligente que permite al usuario hacer un

seguimiento de su ejercicio y también para establecer una

temperatura ambiente deseada. El sistema híbrido podría

tomar la temperatura deseada del usuario como entrada

mientras se utiliza la información de actividad para ajustar el

valor absoluto de la temperatura, o para controlar la

velocidad de cambio de temperatura.

B. Vista taxonómica de los roles Humanos dentro de la hitl

El objetivo de esta sección es el de contribuir a la creación

de una referencia para la clasificación del papel de un

humano en el futuro la IO como lo imaginamos: utilizando

un paradigma hitl. También queremos definir un conjunto de

requisitos que caracterizan plenamente este nuevo tipo de

sistemas. A partir de ahora vamos a llamar a este modelo de

referencia de Internet de todo (IOA), lo que significa que no

sólo incluye el IoT (tradicional), sino también el humano

como elemento fundamental. De esta manera, hacemos

hincapié en que esto de Internet es hecha por seres humanos,

para los seres humanos y con los seres humanos. IoA se

construye a partir de dispositivos distribuidos espacialmente

que son considerados por la norma IoT, como ordenadores

portátiles, teléfonos móviles, ordenadores, sensores,

actuadores, elementos de red "clásicos" (nos referimos a

todos los elementos pasivos como routers, switches, puntos

de acceso, etc.), RFID etiquetas, lectores, los coches, la ropa

inteligente, dispositivos portátiles, muebles y máquinas ... las

posibilidades son infinitas. Como se infiere previamente,

IoA también incluye la robótica y su interacción con los

dispositivos inteligentes y sensores en su ámbito de

aplicación. Sin embargo, en la parte superior de estos

dispositivos artificiales, también consideramos los propios

seres humanos como parte del sistema: sus acciones,

unidades, deseos y emociones.

Stankovic et al. [20] han identificado la incorporación de

la conducta humana en la metodología de control de

retroalimentación como un importante reto de ser abordados

por la investigación futura en HiTLCPSs. Este es un reto

difícil, ya que la presencia humana se manifiesta de

diferentes maneras en diferentes escenarios hitl. Por

ejemplo, en los sistemas de seguimiento de bucle abierto, los

seres humanos están en el bucle, pero no se dan ni recibir

ninguna regeneración activa, mientras que en sistemas más

sofisticados, los seres humanos pueden influir directamente

en los parámetros de control de bucle e incluso accionar en

el sistema. Nos gustaría reflexionar sobre este desafío a

través de una perspectiva diferente, la evaluación no sólo de

dónde colocar el modelo de la conducta humana en el lazo

de control, pero teniendo en cuenta dónde colocar al ser

humano en su conjunto sobre la totalidad de los HiTLCPS.

1) Adquisición de Datos: Humano como un conjunto

de sensorestomar ventaja de los sensores que lleva, el ser

humano se convierte en una parte integral de la red de

detección. Como explicamos antes, en el mundo de hoy el

teléfono móvil es un elemento indispensable de la vida

cotidiana que se está volviendo cada vez más rico en

términos de poder de procesamiento, memoria y detección

de capacidades. Otros dispositivos portátiles, tales como

ropa y zapatos inteligentes, también pueden convertirse en

elementos importantes en el futuro de Internet. Nano-

tecnología es también un elemento importante en este

aspecto; en un futuro próximo, también traerá elementos

dentro de la Administración sobre este IoA [82]. Las nano-

redes han estado recibiendo mucha atención por parte de la

comunidad científica y muy pronto, nuevos estudios y

prototipos emergerán que dará lugar a aplicaciones muy

avanzadas en el área biomédica. Sin embargo, los diferentes

tipos de comunicaciones para estas tecnologías, la mayoría

de ellos basados en nano-máquinas y nano-tubos, están fuera

del alcance de este documento. Otra fuente de datos está

presente en el mundo de las redes sociales. Los nodos de

sensores colocados en un importante centro comercial puede

ayudar y apoyar a las compras de los seres humanos que usan

gafas de Google, por ejemplo, la superposición de etiquetas

de precio en los productos de su interés (por ejemplo, que

"me gusta"). Sin embargo, algunas personas pueden

encontrar este intrusivo y, por lo tanto, desactivar el

intercambio de información social.

Humano como un nodo de comunicación - Multi-hop es

una técnica muy común utilizado por los pequeños

dispositivos para ahorrar energía. Los nodos intermedios se

pueden utilizar en un proceso de comunicación entre un nodo

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 15 emisor y un nodo receptor para reducir la potencia de la señal

requerida. En este contexto, los dispositivos de humanos,

tales como teléfonos inteligentes y el cuerpo del área de

sensores también pueden ser utilizados como nodos

intermedios en el proceso de "salto", tomando ventaja de la

movilidad humana y la inteligencia para distribuir más

eficazmente la información en la red. Esto puede ser

particularmente útil para, por ejemplo, sistemas de

colaboración metropolitana de amplio donde la presencia

humana y la movilidad pueden ser cruciales en el

restablecimiento de la transmisión de información no crítica

sobre el medio ambiente. En lugar de utilizar múltiples saltos

o de larga distancia de comunicación entre nodos de

sensores, por ejemplo, la temperatura del monitor, esta

información puede ser agregada y almacenado por los

dispositivos humanos llevada a medida que las personas se

mueven por la ciudad, de manera oportunista reenviarlo en

su caso, por lo tanto, la reducción de la cantidad de energía

requerida para las comunicaciones.

2) Estado Inferencia: La naturaleza humana - La

combinación de sensores en el cuerpo-zona-red del ser

humano es capaz de medir diferentes aspectos de la

naturaleza humana, incluidos sus signos vitales (frecuencia

cardíaca, ECG, EEG, movimiento, etc), pero, más

interesante, caracterizar sus acciones, detectar sus

actividades e incluso los estados psicológicos y emociones.

Estos fenómenos "naturaleza humana" son una parte integral

del lazo de control en escenarios IoA: el nivel de atención de

un conductor afecta a los mecanismos de control de crucero

de un automóvil, los niveles de ejercicio del usuario afectan

el aire acondicionado de su casa, el estado emocional de un

ser humano puede afectar a la interfaz de usuario de su

aplicación para teléfonos inteligentes ... los seres humanos

ya no son una entidad externa que simplemente se beneficia

del sistema. Su presencia, acciones y estados emocionales

afectan en gran medida de cómo las cosas de la IO

reaccionan.

Humano como un nodo de procesamiento - Aunque la

mayoría de los dispositivos realizados por un ser humano son

muy simples y han limitado la capacidad de procesamiento,

si utilizamos algoritmos distribuidos podemos tomar ventaja

de la gran cantidad de elementos de procesamiento y permitir

tareas de colaboración que no se podían reunir cualquier

nodo en particular por sí mismo. Smartphones, que son cada

vez más potentes, pueden ser importantes participantes en

este proceso, por lo que el de sus aparatos humana y pueden

ser un nodo potente interesante, que comprende los sub-

nodos, en el nuevo IoA. Opciones Humanos también deben

desempeñar un papel importante en este procesamiento.

3) Actuación: Humano como actuadores- Hoy en día

los seres humanos ya actúan como actuadores y como una

función del medio. Si se detecta una fuga de gas en una

fábrica, el empleado responsable va rápidamente a la sala de

control para cerrar la válvula respectiva. Si, en un hospital,

la presión arterial de un paciente alcanza un valor prohibida,

la enfermera de turno, al oír la señal de alarma, va

directamente a la habitación del paciente para administrar un

nuevo medicamento. En HiTLCPSs, actuación humana

sigue siendo extremadamente importante, ya que la

conceptualización humana seguirá siendo inigualable por la

inteligencia artificial para, probablemente, muchos años por

venir. Sin embargo, el paradigma IoA toma la acción

humana en consideración en el bucle de control, en el sentido

de que estos sistemas están hechos para los seres humanos,

con los seres humanos. Ejemplos de este papel humano son

sistemas industriales que pueden utilizar WSNs y robots

para vigilar y detectar problemas y, a continuación,

requieren actuación especializada de los seres humanos para

solucionar el problema. En nuestro ejemplo, el centro

comercial de redes sociales, los usuarios pueden considerar

sugerencias de productos de otros clientes con intereses

similares y los estados psicológicos, que en colaboración

sugieren productos de su propio interés. De esta manera, los

sistemas de IoA no son "desprovista de alma humana", pero

hacen accionamiento humana como una parte integral de su

funcionamiento.

IV. REQUISITOS PARA APLICACIONES IOA

En esta sección, vamos a tratar de identificar una serie de

requisitos que deben abordarse en el futuro HiTLCPSs, en el

mismo punto de vista de los diversos procesos asociados con

el control hitl.

A. Resiliencia

Es importante ampliar la investigación actual,

proporcionando soluciones flexibles y de rendimiento

controlado de interacciones ambientales IoA. Soluciones de

rendimiento controlado se han alcanzado previamente a

través de despliegues planificados y controlados, incluso en

escenarios críticos, como las refinerías de petróleo [83]. Para

HiTLCPSs, en lugar de dirigirse previamente planificadas,

despliegues estáticos, necesitarán nuevos sistemas de

rendimiento controlado que ser diseñado de forma adaptable,

con el fin de operar en entornos dinámicos y permitir un

control coordinado hitl, mientras se mantiene el rendimiento

del sistema en virtud de los niveles aceptables, incluso en

presencia de la movilidad y una diversidad de defectos. Estos

requisitos plantean una serie de nuevos desafíos que deben

ser abordados para permitir la implementación exitosa del

paradigma subyacente en entornos críticos.

Como algunos trabajos recientes han sugerido, para

permitir que los sistemas de rendimiento controlado para

cumplir los objetivos de confiabilidad, es necesario

incorporar mecanismos de tolerancia y de auto-sanación de

fallas en las tareas de diseño, implementación y ejecución

[84]. Estos mecanismos garantizan un control de extremo a

extremo el rendimiento en entornos donde HiTLCPS que el

control es una característica importante. Principales

innovaciones necesitan ser producidos en los modelos y

mecanismos de rendimiento consciente para mejorar el

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 16 rendimiento y la gestión del sistema. También debe tenerse

en cuenta la capacidad inherente de tratamiento de fallos en

un entorno distribuido. Cuando los datos confidenciales

obtenidos por los sensores se transmiten a través de entornos

críticos, desafíos a la seguridad también se plantean. Si no se

protege, se puede acceder a la transmisión de datos, dañado,

o incluso destruido, reduciendo la seguridad necesaria [85].

En consecuencia, los mecanismos de seguridad también

deben ser investigados y se añaden al diseño. Consideramos

la resiliencia como una combinación de un número de

características, como se muestra en la figura 3, que incluyen

fiabilidad, seguridad y privacidad, así como los medios

necesarios para proporcionar robustez y el rendimiento

general del sistema.

Fig. 3. El paradigma de la resiliencia

La fiabilidad se logra mediante la integración, durante el

desarrollo del tiempo, los enfoques estáticos basados en

mecanismos y técnicas de tolerancia a fallos y facilitando, en

tiempo de ejecución, los enfoques dinámicos basados en la

auto-sanación. Seguridad y privacidad también son aspectos

importantes en la IoA. Seguridad durante mucho tiempo ha

sido abordado en la investigación académica, ya que se han

propuesto varios protocolos de seguridad en los últimos años

[86]. La mayoría de estos protocolos sólo se han evaluado de

manera aislada y no en el contexto de seguridad de la

aplicación hitl, a menudo debido a la falta de aplicaciones

concretas o escenarios de implementación. Por lo tanto, la

mayoría de los actuales protocolos de seguridad del estado

de la técnica de la IO son puramente académica, ya que se

basan en los resultados teóricos o de simulación. Por lo tanto,

la seguridad en el IoA se puede lograr mediante el desarrollo

de nuevos protocolos que se adaptan a las necesidades

específicas de los escenarios y aplicaciones hitl. En cuanto a

la privacidad, hay una necesidad de definir modelos y

arquitecturas para HiTLCPSs para apoyar las políticas

dinámicas que se adaptan y adaptados a cada individuo.

Como diferentes aplicaciones de IoA tienen diferentes

requisitos de seguridad y privacidad, una arquitectura

debería ser capaz de garantizar los niveles deseados

distintos. A medida que el nivel deseado puede cambiar

incluso durante el despliegue de un sistema IoA, debería ser

posible para configurar y controlar tanto el nivel de

seguridad y la privacidad de forma dinámica. Por lo tanto,

creemos que el principal reto de seguridad y la privacidad es

definir una arquitectura adaptable y manejable para su uso

en escenarios en tiempo real que combinan los humanos, los

robots y la IO. En lugar de un análisis aislado de diferentes

protocolos o capas de comunicación, esta arquitectura debe

tener en cuenta la seguridad y privacidad de los despliegues

de aplicaciones reales.

El futuro trabajo debería, por lo tanto, para definir,

implementar y evaluar un conjunto de protocolos resistentes,

técnicas y herramientas para la supervisión de rendimiento

controlado de cooperantes robots, seres humanos y los

entornos basados en WSN con control de hitl. La supervisión

resistente ideado basado en WSN debe ser diseñado para

proporcionar interacción hitl seguro y móvil y la cooperación

en diversos escenarios, incluidos los entornos críticos para la

seguridad. Este trabajo debe basarse en el uso

complementario de tiempo de diseño y tiempo de ejecución

de los enfoques para la obtención de soluciones compatibles

que permitan la prestación de servicios de rendimiento

controlado, incluso en presencia de los cambios que puedan

producirse en el sistema, su entorno o sus necesidades.

B. Standard Communications

En la actual Internet hay una alta heterogeneidad en los

dispositivos y protocolos de comunicación. Esta

heterogeneidad será más pronunciado si tenemos en cuenta

todos los elementos humanos (humanos como un conjunto

de sensores, la naturaleza humana, humano como

actuadores, humano como un nodo de comunicación y

humano como un nodo de procesamiento) descritos en la

sección anterior. De hecho, es importante encontrar procesos

y protocolos que apoyen la comunicación entre todos estos

elementos, humanos y de otra manera. Estos procesos y

protocolos heterogéneos deben ser capaces de permitir la

comunicación entre los dispositivos que son muy diferentes

en las capacidades de procesamiento, el tamaño y la función,

tales como elementos robóticos, nodos de sensores

inalámbricos, sensores del cuerpo de acoplamiento,

teléfonos inteligentes, etc. [87]. Además, esta comunicación

debe seguir siendo fiable, incluso en la cara del espectro

inalámbrico altamente concurrido, donde diferentes tipos de

tecnologías de la comunicación (por ejemplo, Wi-Fi, 3G,

LTE, ZigBee, Bluetooth) coexisten. Apoyando las

conexiones persistentes y confiables mientras apoyo a la

movilidad, y diferentes tipos de medios inalámbricos es un

reto muy exigente [88].

Por lo tanto, los trabajos de investigación futuros tendrán

que considerar los procesos de comunicación y protocolos

existentes en las diferentes capas OSI para evaluar su

viabilidad en HiTLCPSs real. Si las soluciones existentes

son incapaces de soportar una comunicación sin fisuras entre

robots, WSN, Humanos y smartphones mientras apoyan la

fiabilidad y la movilidad, los nuevos tipos de protocolos y

paradigmas de comunicación podrían tener que ser

considerado.

C. Localización

La determinación de las posiciones de los elementos de los

CPS, especialmente los nodos móviles o los seres humanos,

es fundamental para algunos tipos de aplicaciones en el IoA.

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 17 De hecho, muchos tipos de datos no tienen sentido sin

conocer el lugar donde se generaron. Por lo tanto, la

localización apoya las decisiones de control de bucle hitl al

permitir la identificación de la ubicación de los datos

recogidos, procedentes de ambas personas, animales, robots

o vehículos. Desempeña un papel importante en muchos

tipos de HiTLCPS escenarios, que van desde los pacientes

de salud 'monitoreo, centrada en las personas aplicaciones de

detección de móviles, la vigilancia de los trabajadores en

entornos peligrosos, drones robóticos' etc. El problema de

localización ha sido durante mucho tiempo considerado

posicionamiento, hogares inteligentes, desde la década de

1960 que resulta en un sistema de localización que está

ampliamente en uso hoy en día, el Sistema de

Posicionamiento Global (GPS) [89]. Mientras GPS es una

solución excelente para la localización al aire libre, no es

adecuada para muchos tipos de dispositivos. Por ejemplo, el

costo y las limitaciones de consumo de energía en los nodos

de sensores inalámbricos hace localización a través de GPS

ineficientes en la mayoría de redes inalámbricas de sensores.

Además, hay algunos casos en los que el GPS no es viable

como lugares interiores, túneles subterráneos o lugares con

muchos obstáculos. La precisión de las unidades de GPS

civiles también puede no satisfacer los requisitos de

aplicaciones hitl. A pesar de algunos intentos anteriores de

la incrustación de receptores GPS en dispositivos limitados

[90] por la descarga de procesamiento a la nube, la precisión

alcanzada es todavía baja (35m). Anteriormente se han

propuesto numerosos otros enfoques para lograr la

localización, en particular las basadas en el "principio de la

baliza más cercana" [91], los sistemas basados en Wi-Fi de

posicionamiento [92], filtros de Kalman [93], [94]

multilateración e incluso técnicas machinelearning [95] [96].

Un problema crítico en la localización es la precisión y la

estabilidad de los métodos de medición, que es incluso más

exacerbado en HiTLCPSs ya que estos valores pueden influir

en el resultado de la totalidad de la decisión de control de

bucle. En consecuencia, es necesario tener escalable, de bajo

costo, y los sistemas de localización en tiempo real cerca que

puede producir una precisión aceptable utilizando

mediciones comúnmente disponibles para controlar

HiTLCPSs. Por lo tanto, la investigación futura deberá

estudiar los métodos de localización actuales con el fin de

encontrar las soluciones adecuadas para la medición de

ubicación en diferentes situaciones (al aire libre, de interior)

y para los diferentes elementos (humanos, robots,

smartphones, nodos de sensores).

D. Estado Inferencia

La precisión y la fiabilidad de la inferencia de estados

humanos es fundamental para HiTLCPSs [20]. Este es un

requisito muy amplio que incluye la detección de todos los

estados relacionados con el ser humano, ya sea actividades o

acciones, comandos, intentos, nivel de atención, parámetros

fisiológicos, de estados psicológicos o emociones. Algunos

de estos aspectos de la naturaleza humana son más difíciles

que otros. Por ejemplo, la detección de parámetros

fisiológicos es un tema que ha sido largamente debatido en

la investigación y tenemos un montón de dispositivos que

son capaces de detectar una amplia gama de parámetros, que

van desde el precio del corazón a las ondas

electromagnéticas resultantes de la actividad cerebral.

Por otra parte, está menos establecido la detección

cuantitativa de los aspectos más abstractos de la naturaleza

humana, como las actividades y emociones. En cuanto a la

detección de actividad, los enfoques actuales pueden

alcanzar altos niveles de precisión de rangos estrechos de

actividades en escenarios específicos, como los entornos

médicos o actividades diarias [36] [29]. Sin embargo, a pesar

de muchas soluciones de detección de actividad que alcanzan

altos niveles de precisión, estos resultados sólo son válidos

para un número limitado de actividades y para un público

limitado. La práctica estándar en la mayoría de los sistemas

de detección es el uso de modelos de clasificación

inmutables formados antes del despliegue. Cuando se trata

de gran escala HiTLCPSs, esto plantea un gran problema, ya

que el público objetivo es muy heterogéneo: un anciano

camina de una manera muy diferente que una persona más

joven. Investigaciones recientes han tratado de abordar estas

cuestiones mediante la personalización de modelos de

clasificación existentes a través proporcionados

manualmente los datos de formación [97], y por la

incorporación de inter-persona similitud en el proceso de

formación clasificador, permitiendo que los datos del sensor

de multitud de fuentes para personalizar clasificadores [35].

Otro vacío en la investigación reconocimiento actividad

actual es el problema de la flexibilidad de las actividades. La

forma en que se lleva a cabo una determinada actividad

puede cambiar con el tiempo: una persona puede desarrollar

caprichos u obtener más eficiente, sin siquiera darse cuenta.

Desde una perspectiva de la usabilidad y la omnipresencia,

la personalización de modelos de clasificación existentes no

debe depender de ejemplos de entrenamiento

proporcionados manualmente o etiquetado: debe ser un

proceso transparente que sucede en la vida diaria. Además,

la mayor parte de investigación se centra en el logro de altas

tasas de precisión para un número limitado de actividades.

En HiTLCPSs el número de actividades de interés puede ser

muy alta y cambiar con el tiempo: se limita a desarrollar un

sistema que sólo se ocupa de algunas de las actividades. Una

solución más interesante permitiría la identificación de

nuevas actividades de colaboración por los usuarios. Esto

requiere un control hitl para detectar nuevos tipos de

actividades que no se previeron en el momento de la

implementación. Por otro lado, esto trae una serie de desafíos

aún por abordar: cómo escalar la introducción de

actividades? Cómo evitar el etiquetado redundante? Cómo

llevar a cabo la formación clasificador ligero de una manera

no demasiado exigente en hardware móvil? Estos son retos

importantes que deben abordarse para lograr un buen análisis

del contexto en el futuro HiTLCPSs.

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 18 Las emociones y los estados psicológicos son aspectos

cruciales para mejorar las relaciones, el aprendizaje, la salud

y la calidad de vida de los seres humanos. Estos procesos

emocionales tienen un valor crucial para determinar el

comportamiento de los seres humanos en HiTLCPSs porque

son una fuente primaria de motivación humana [42].

Literatura en la emoción es muy extensa, y no ha habido

controversias incluso en la definición misma. La palabra

emoción tiene sus fundamentos en emovere América, una

palabra que deriva de movi, que significa "poner en marcha".

Por lo tanto, significa emoción primero de todo movimiento

y sin emociones nada progresa. Una definición más

científica de la emoción puede ser que es una construcción

psicológica donde los componentes cognitivos, fisiológicos

y subjetivos interactúan. Varios investigadores de psicología

se centraron en este problema de la definición de la emoción.

Los primeros investigadores propusieron varios modelos que

agrupan emociones en varias categorías. Por ejemplo,

Ortony et al. [98] estableció una arquitectura de condiciones

y variables que influyeron en las emociones. En otro intento

de clasificación de la emoción, Ekman estudió las

expresiones faciales humanas y les asocia con un conjunto

de seis emociones básicas, a través del Sistema de

Codificación de Acción Facial (FACS) [99], que es

ampliamente utilizado en el campo de la psicología, la

animación y la robótica. Un modelo circumplejo de emoción

fue propuesto por primera vez por Russell [100], donde las

emociones se distribuyeron en un espacio circular de dos

dimensiones, que van desde "miserables" a "satisfecho" y de

"sueño" a "despertado". El trabajo del psicólogo Magda

Arnold, a continuación, seguido por Ricardo Lázaro [101]

resultó en la "teoría de la valoración", que establece que las

emociones se derivan de nuestra propia evaluación de los

eventos físicos, que luego provocan diferentes reacciones en

diferentes personas. Por ejemplo, si un determinado evento

se percibe como positivo, ese evento se manifestará una

respuesta que evocar emociones positivas; Por otro lado, las

percepciones negativas de la realidad se traducirá en

emociones negativas.

El área de HiTLCPSs tendrá que considerar estas obras

fundamentales en la psicología como una base para la

clasificación emocional precisa y fiable, relacionando cada

emoción a las señales fisiológicas asociadas tales como la

conductividad de la piel, presión arterial, frecuencia

cardiaca, frecuencia respiratoria, etc. Estas áreas son

actualmente muy activo en ciencias de la computación y la

ingeniería. Sensores corporales e inalámbricos que miden

estos signos vitales, video-cámaras de reconocimiento

facial, y varios otros dispositivos que normalmente se

utilizan para capturar la emoción de una persona. Hoy en

día, incluso el uso de sensores de EEG de una manera no

discreta es una posibilidad realista para medir las

emociones, gracias a los dispositivos portátiles de EEG

como el Emotiv [102]. Por desgracia, la asociación de

estados emocionales cuantitativos de estos parámetros

físicos es una tarea bastante compleja, siendo, de hecho,

uno de los retos más exigentes para la investigación

HiTLCPS futuras.

E. Seguridad

Históricamente, los robots están diseñados y programados

para ambientes relativamente estáticos y estructurados. Una

vez programado, que generalmente se espera para el entorno

del robot y las interacciones a permanecer dentro de una

gama muy restringida de la varianza. Cualquier cosa en

paradero desconocido en la configuración del robot es

esencialmente invisible y sólo una retroalimentación mínima

es tradicionalmente disponibles, tales como medidas de

posición conjuntas. Estas capacidades sensoriales primitivas

requieren robots para operar en células aisladas "de trabajo",

libre de personas y otras interferencias. Por lo tanto, los

robots actuales, incluidos los móviles y manipuladores, están

muy lejos de ser integrados en HiTLCPSs, sigue utilizando

principalmente sensores de colisión que detengan la

operación cada vez que algo ocurre en paradero desconocido

o cada vez que alguien entra en su área de trabajo, para evitar

accidentes. Esto sigue aplicando la necesidad de disponer de

zonas para los trabajadores y las áreas de los robots que se

excluyen mutuamente y se oponen a cualquier tipo de

cooperación entre humanos y robots, normalmente

encontrado en HiTLCPSs [103]. Aparte de razones de

seguridad, también existe la falta de confianza que los

trabajadores ponen en robots. La gente prefiere trabajar junto

con los robots teleoperados que con los autonómicos [104].

La razón de esta desconfianza es que las personas no pueden

predecir las intenciones o el comportamiento del robot

debido a la falta de signos del lenguaje corporal, común en

los seres humanos. Una segunda razón para desconfiar de los

robots es que la gente no sabe si el robot "los ve" (falta de

reconocimiento de presencia). Sin modelado de

comportamiento hitl, robots de muchas fábricas

automatizadas permanecen aisladas en los sentidos físicos y

sensoriales [105].

Mientras que los robots fueron utilizados inicialmente en

tareas repetitivas donde se dan todas las órdenes humanas a

priori, que se están integrando progresivamente en

HiTLCPSs e involucrados en ambientes y actividades cada

vez más complejas y menos estructuradas, incluyendo la

interacción con las personas para la ejecución de tareas. Esto

significa que hay una necesidad crítica de los mecanismos de

seguridad novedosos que pueden garantizar una cooperación

segura y eficaz entre los elementos humanos y los elementos

del robot, es decir, los robots tienen que empezar a

considerar el "hombre-en-theloop" de las tareas de trabajo.

V. HACIA UNA INTERNET DE TODO

Ahora que los principales conceptos y tendencias actuales

de HiTLCPSs se han explorado, nos gustaría ofrecer una

visión cronológica del desarrollo en el campo, así como un

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 19 resumen de las lecciones aprendidas para ayudar al lector

evitar escollos en su propia obra.

Resumen cronológico A.

Nuestra exposición de la zona ha demostrado cómo el

concepto de ciber Sistemas Físicos ha evolucionado junto

con el Internet de las cosas y cómo éstos están estrechamente

relacionados. Es posible observar una cierta "dirección" de

este tipo de sistemas, en términos de la percepción, la

inferencia del estado y de actuación, que ha comenzado en el

ámbito de las "cosas" sencillas, hasta entornos de gran

tamaño y, más recientemente, los seres humanos.

De hecho, las primeras obras comenzaron proponiendo el

uso de tokens físicos (tales como códigos de barras o

etiquetas electrónicas) para relacionar objetos a la web [106].

Por ejemplo, el proyecto Cooltown [107] proporciona una

infraestructura para la interacción humana con los

dispositivos móviles y ubicuos, empujando la tecnología

web en aparatos digitales comunes como impresoras, radios

y automóviles, y también a las cosas no electrónicos como

CDs, libros y pinturas. La idea era ampliar el concepto de

una página web para cada entidad física, creando una

"presencia web" con información y servicios para todas las

entidades del mundo físico. En su entorno de prueba

"Cooltown Museo", ambos de infrarrojos balizas y los

identificadores de etiquetas provistas PDAs usuario con la

dirección URL de la "presencia web" de cada obra de arte.

Detección y actuación en ambientes, es decir, a través de

redes inalámbricas de sensores, ha sido considerado de largo

también. El trabajo en el proyecto Económico Mapa

climático [108], por ejemplo, apoyó el concepto de "realidad

minera", la minería de datos de flujos de sensores que

monitorean ambientes específicos. La manipulación de

grandes cantidades de datos sensoriales se utiliza en los

sistemas de detección y de acción, lo que permite a los

usuarios utilizar los datos del sensor de maneras valiosas.

Los autores diseñaron un prototipo de un sistema de

información de los sensores que utiliza software de

información geográfica, la planificación de misiones /

sistemas de visualización del terreno y redes de sensores en

conjunto con una visualización en 3D fotorrealista del

entorno del prototipo. Uno de estos prototipos consistía en

un sistema de detección de incendios, que utiliza sensores

para controlar la temperatura con el fin de ayudar a anticipar

la propagación inicial de incendios y promover una

actuación más eficaz de los bomberos.

Sólo más recientemente hizo la investigación comenzó a

centrarse en el lado humano de la percepción, la inferencia y

la actuación, a menudo en un contexto de redes sociales. Los

nodos de sensores han sido utilizados como medios de

transmisión de la movilidad en los mundos virtuales. En se

propuso [109] un marco que asigna un nodo sensor a un

objeto en la popular red social, Second Life [76]. La

ubicación del modo de sensor, que se calcula a partir de los

valores de RSSI de tres o más nodos de referencia fijo, se vio

reflejado en un avatar virtual, que se movió de acuerdo con

el movimiento del mundo real del nodo. CAALYX [110] era

un trabajo de investigación que pretende desarrollar un

dispositivo portátil de luz dirigido hacia el seguimiento de

las personas de edad avanzada. El dispositivo fue capaz de

medir los signos vitales específicas, detectar caídas y

comunicarse de forma automática, en tiempo real, con los

servicios de asistencia que accionar en caso de emergencia.

El proyecto CAALYX también desarrolló una simulación

inicial de su funcionamiento en el mundo virtual Second

Life, como medio de difundir y dar a conocer los conceptos

del proyecto a un público más amplio. Existen dos aspectos

interesantes de este trabajo, el uso de los teléfonos móviles

como puertas de entrada para cualquier comunicación y sus

primeros intentos de integración de vigilancia de la salud con

los entornos virtuales.

El trabajo de Lifton, J. et al. en el laboratorio de medios

del MIT acuñado el término "realidad dual" para indicar la

capacidad de fusionar la realidad real y virtual a través de

redes de sensores. Ellos diseñaron varios prototipos donde se

realizan experiencias en la fusión de una ubicación real

mundial, la tercera planta del Laboratorio de Medios, y los

mundos virtuales, en este caso de Second Life. Uno de estos

prototipos se describe en [111], donde los autores presentan

la ShadowLab, un mapa de Second Life de la tercera planta

del Laboratorio de Medios animados por los datos obtenidos

de una red de varios nodos de sensores / actuadores. También

se logró una experiencia de dos vías cruzada realidad y

comunicación, desde el entorno del usuario para

ShadowLab, y desde ShadowLab en el mundo real, a través

de un monitor y una cámara controlable, dando el control del

mundo virtual de una mirada a la real y vice -versa.

Esta toma de conciencia de la condición humana también

se ha convertido en una preocupación creciente para las

empresas, en particular con el bienestar y la felicidad de sus

empleados. En [112] se discute cómo los avances

tecnológicos en informática y telecomunicaciones han

provocado enormes ganancias en la productividad sino que

también hizo la vida laboral de los profesionales altamente

saturados con distracciones. Basado en la premisa de que un

empleado feliz es una más productiva, este trabajo explora

cómo puede aplicarse la tecnología para aumentar su

felicidad general y reducir el estrés. A través de una pequeña

placa portátil movimientos del cuerpo de la usuaria, el nivel

de voz, la ubicación, así como la temperatura del aire

ambiente y la iluminación, se midieron. Cuando estos

transceptores detectan otra insignia dentro de 2 metros, las

dos insignias intercambian IDs y cada insignia entonces

registra la hora, la duración y el lugar de la interacción. Esto

permite la recogida de datos sobre el tipo de intercambios

sociales que se llevó a cabo en el lugar de trabajo. Estos datos

se utiliza en conjunción con los estudios del campo de la

psicología positiva, que se centra en los estados mentales

deseados (incluyendo la felicidad), para mejorar la vida

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 20 personal y profesional de las personas. Una de las ventajas

de la actividad de la medición es que una vez que las

personas tomen conciencia de sus patrones diarios, que

mejor pueden programar su trabajo para aprovechar las horas

en que puedan alcanzar más fácilmente un estado mental

enfocada. Documentar las interacciones sociales también

pueden ayudar en la identificación de las áreas en una oficina

que tienden a albergar las discusiones más frecuentes y

activos, ayudando en la reestructuración de diseños de

oficina para fomentar las colaboraciones más fructíferas.

La exposición resumida de la investigación ilustrativa

anterior nos muestra una cierta evolución en términos de la

IO y CPS. Mientras que los objetos del mundo real

comenzaron como los objetivos iniciales de la extensión de

la banda en la realidad física, el desarrollo de redes

inalámbricas de sensores más tarde permitió CPS para

monitorear ubicaciones geográficas amplias. Sólo muy

recientemente logramos los avances necesarios en las

técnicas de alimentación, de detección y de aprendizaje

automático de cálculo de miniaturización que nos permiten

centrarnos en los aspectos más complejos de nuestra

realidad, incluidos nosotros mismos. Centrada en las

personas los sistemas de detección surgieron de la difusión

de los teléfonos inteligentes para crear un nuevo mundo de

posibles aplicaciones, desde la puesta en común de las

actividades y la ubicación en-redes sociales [75], a la gestión

de la congestión del tráfico [71], e incluso ubicación-

atención sanitaria basada [110].

A lo largo de este trabajo, la intención de familiarizar al

lector con un paso más en nuestra evolución tecnológica.

HiTLCPSs se construirá en cada una de estas ideas anteriores

para, no sólo a construir sistemas que monitorean los seres

humanos, sino para crear sistemas inteligentes que son

conscientes de sus necesidades, los estados de ánimo y las

intenciones. Nuestra investigación nos ha llevado a esperar

los próximos años para producir avances considerables en las

áreas de los teléfonos inteligentes, la robótica y la WSNs que

traerán nuestras herramientas y aparatos más cerca de

nosotros y que su uso sea progresivamente más intuitiva y

natural. Esto, a su vez, el potencial de traer beneficios

considerables, tanto en la productividad del trabajo y la

calidad de vida general.

B. Lecciones aprendidas

Como se sugiere en la sección anterior, mientras que

muchos de los desarrollos discutidos ocurrió en paralelo y se

solapan entre sí, es bastante posible delinear una cierta

convergencia. Creemos que el progreso tecnológico siempre

volverá a sus orígenes: la adaptación del entorno para el ser

humano, puede ser este ambiente un antiguo terreno que se

convirtió en un campo de cultivo, o un mundo lleno de

dispositivos inteligentes que comienzan a trabajar juntos

para adaptarse a las necesidades humanas.

A lo largo de nuestra exposición, hemos observado

muchas limitaciones existentes en el estado de la técnica

actual. Existen varias limitaciones de carácter técnico, que

requieren esfuerzos adicionales de investigación con el fin

de superar. Sin embargo, también existen limitaciones de

carácter más ético que se relacionan con la aceptación del

público de estos nuevos tipos de paradigmas tecnológicos.

Por lo tanto, dedicamos esta sección a la identificación de

estas lecciones aprendidas durante nuestro estudio.

1) Las limitaciones técnicas: A pesar de todos estos

avances sólo ahora estamos empezando a observar cómo la

detección, la inferencia del estado y de actuación se pueden

combinar en HiTLCPSs, ya que se evidencia en todos los

proyectos de investigación que se describen en los apartados

II-B y II-C. En general, la mayoría de estos proyectos todavía

asumen arquitecturas robot deliberativos dentro de

ambientes que son bien conocidos y estática. Estas

arquitecturas se basan en técnicas tales como la planificación

de la trayectoria, en la que se conocen las condiciones de

antemano. Creemos que los futuros entornos de IO serán

móvil, dinámico y reactivo, donde los robots y los seres

humanos tendrán que reaccionar a los estímulos del entorno

en tiempo real, para guiar sus acciones [113]. En este

sentido, WSNs permiten el monitoreo de las condiciones

ambientales, ayudando tanto a los robots y los humanos para

reaccionar con mayor eficacia a los cambios.

Además, la mayoría de los escenarios actuales no

consideran plenamente el humano, su comportamiento y el

estado psicológico como parte integral del sistema. Los seres

humanos están siendo sobre todo vistas como un usuario

final, externa y raramente interfieren directamente en el

bucle de control de las tareas de trabajo. Por lo que sabemos,

no hay trabajo significativo que utiliza al máximo el

potencial del elemento humano para apoyar el propio sistema

de control. En todos los proyectos anteriores hay una frontera

muy bien definida entre los seres humanos y el sistema, en

lugar de una integración de estructura rígida. De hecho, los

seres humanos pueden desempeñar diversos papeles que van

desde los actuadores, co-ayudados por robots y que actúan

sobre la información recopilada por las redes de sensores, a

los nodos intermedios en los procesos de comunicación

multi-hop. También pueden convertirse en un elemento de

vigilancia del medio ambiente (a través de los sensores

transportados por ellos, por ejemplo, en teléfonos

inteligentes o smartshirts). Mientras que los trabajos

presentados en [63], [62] y [19] son manifestaciones más

completas del potencial de HiTLCPSs, creemos que sus

planteamientos no son viables para el despliegue

generalizado. El uso de sistemas basados en la visión es muy

propenso al ruido y las limitaciones en el procesamiento de

imágenes, sólo trabajar para entornos muy controlados y

limitados (por ejemplo, los objetos detectados se limitan a

los programados en el sistema). Las interfaces cerebro /

computadora basados en señales EEG son difíciles para el

uso práctico, ya que los electrodos son generalmente muy

engorroso de usar y, por tanto, no es adecuado para

aplicaciones hitl del día a día. Futuro HiTLCPSs necesita ser

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 21 basada en la tecnología más penetrante y móvil. Hay, sin

embargo, una plataforma de detección omnipresente que ya

es utilizada por millones de personas en todo el mundo, todos

los días. Los teléfonos inteligentes son dispositivos que nos

dan el poder de detección y capacidades de computación que

podrían ser clave para despliegues masivos hitl en los

próximos años. Aún así, todavía tenemos muy pocas

aplicaciones reales de los teléfonos inteligentes y

HiTLCPSs. Mientras [61] hicieron uso de conceptos hitl para

limitar la demanda de datos móviles actual, el aspecto de

actuación se limitaba a las sugerencias e incentivos en la

interfaz gráfica de usuario de un smartphone y aspectos tales

como la robótica y la actuación directa no se consideran.

Nosotros intentamos condensar todas estas limitaciones

técnicas y desafíos en un modelo, que se muestra en la figura

4.

Este modelo presenta los diversos procesos asociados con

el control hitl. Según nuestra investigación, un humano se

integra en un CPS a través de "hombre-en-el-Loop de

Inteligencia", responsable de recibir las aportaciones de los

órganos de los sentidos y también para influir en bucle de

control del sistema en función del contexto inferido.

Aplicación específica de este inteligencia debe seguir los

principios y los requisitos generales introducidas en la

sección

Fig. 4. Lecciones aprendidas hacia Humano-in-the-Loop de control

IV, para garantizar fiable y segura, monitoreo en contexto

humano. En particular, consideramos que las cuestiones de

privacidad y fiabilidad como dos de los requisitos más

importantes responsables de la actual falta de HiTLCPSs en

escenarios reales.

En un primer paso, determinar el estado de un ser humano

requiere la adquisición de datos, a través de sensores o

incluso información obtenida de las redes sociales. Esta

información puede referirse a varios aspectos de la realidad

física, como los patrones del pensamiento humano a través

de EEG, quiénes son sus amigos, su frecuencia cardíaca, el

movimiento a través de acelerómetros, posicionando a través

de GPS, las expresiones faciales a través de cámaras de

vídeo, entre otros. Ver la realidad física a través de los datos

sensoriales es la piedra angular del control hitl, ya todos los

demás aspectos del sistema se relaciona con los datos brutos

obtenidos de los sensores.

La historia, o la memoria, es otro aspecto importante que

se relaciona estrechamente con la adquisición de datos. De

hecho, la investigación ha demostrado cómo los estados

humanos anteriores pueden ofrecer información importante

para los mecanismos de inferencia [114]. Esta datos

históricos también se puede utilizar por mecanismos

tolerantes de retardo en aplicaciones no críticas, el

establecimiento de un estado significativa cuando se

interrumpe la conexión en tiempo real a los datos sensorial.

Quizás uno de los aspectos más críticos de HiTLCPSs es

la inferencia confiable del estado humano. Mecanismos de

inferencia del Estado deben adaptarse al contexto actual, así

como las preferencias del humano y el comportamiento

histórico, la integración de esta información en el control de

bucle de retroalimentación para determinar las acciones de

los HiTLCPS. Esto es increíblemente difícil e implica una

necesidad de mecanismos fiables y seguras para el

modelado, la detección y, posiblemente, la predicción de la

naturaleza humana, como se discutió en la sección II-A2.

Hay dos tipos de accionamiento en los controles hitl. Un

accionamiento sistema se basa en el estado actual del sistema

y la inferencia de estado humano. Por ejemplo, un sistema

HVAC HiTLenabled sólo podrá adaptar la temperatura

ambiente en presencia de los seres humanos. Accionamiento

humano se refiere a las acciones de los humanos en el

sistema de hitl, ya que ellos mismos pueden accionar cuando

sea necesario. La motivación es un aspecto crucial de este

tipo de actuación y uno de los retos más importantes de

investigación. Futuro HiTLCPSs necesita proporcionar la

motivación y beneficios necesarios para los seres humanos

para actuar de una manera que beneficie a todo el sistema y

se abstengan de adoptar actitudes codiciosos o perjudiciales.

Por último, el ruido muestra cómo los ambientes del

mundo real están lejos de bancos de pruebas académicas

controlado idealizadas. Por ejemplo, HiTLCPSs basa en el

habla y los gestos de vídeo capturado tiene que hacer frente

a desafíos tales como el ruido ambiental, que se mueven

desorden de fondo u objeto de segmentación. La adquisición

de los signos vitales humanos también es propensa a

problemas en términos de relación señal a ruido, donde

muchas frecuencias de señal son resultante de las funciones

fisiológicas internas que no tienen nada que ver con lo que

hay que adquirir.

Otra fuente de ruido se relaciona con la variabilidad

humana. La especie humana tiene una alta variación genética

y prospera en muchos ambientes diferentes con orígenes

culturales muy dispares, lo que resulta en muchos fenotipos

posibles. La edad, discapacidad física y entre persona

variabilidad también deben tenerse en cuenta. Si bien la

investigación actual en hitl estado inferencia puede alcanzar

altos niveles de precisión, como se discutió en II-A2, estos

resultados se limitan sobre todo en términos de número de

actividades humanas, los estados psicológicos y público. Por

otra parte, el futuro HiTLCPSs lo más probable es abordar

un público objetivo altamente heterogéneo. Esta

personalización de modelos de inferencia estatales existentes

debería seguir un enfoque omnipresente y no depender de

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Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 22 proporcionar manualmente ejemplos de entrenamiento o en

el etiquetado de colaboración por el usuario del sistema.

Promover la usabilidad, que debe ser un proceso transparente

que ocurre de manera natural, como el usuario vive su vida

diaria.

La identificación de nuevos estados humanos que no

fueron predichos en el momento de despliegue también

puede ser importante. Sin embargo, esto trae un nuevo reino

de retos sin resolver. Es necesario escalar el aprendizaje de

nuevos estados, evitar el etiquetado redundante, realice

entrenamientos de forma ligera, garantizar la seguridad y la

privacidad y tomar ventaja de la colaboración entre los

usuarios, evitando la superposición de esfuerzos.

Todos estos son importantes retos para HiTLCPSs que aún

no se han abordado adecuadamente por la investigación en

el campo.

2) las limitaciones éticas: Como se discutió en la sección

II-A, gran parte de la tecnología necesaria para apoyar

HiTLCPSs ya está en su lugar. Pero, de nuevo, ¿por qué son

actuales IoT y CPS todavía no puede integrar el elemento

humano en el bucle de control? Como se discutió

previamente, creemos que la fiabilidad es uno de los

principales factores que influyen en la actual falta de

implementaciones del mundo real. Inferencia confiable y

consistente de estado de un ser humano es esencial para la

adopción de HiTLCPS en escenarios industriales, médicas o

sociales reales. La incapacidad de hacerlo puede tener

consecuencias graves sobre la eficacia de todo el sistema. La

creación de redes fiables de los datos obtenidos también es

crucial para HiTLCPS, ya que estos sistemas son a menudo

grandes y distribuida.

Hay, sin embargo, otro factor importante que se debe tener

en cuenta: la introducción de tecnologías radicalmente

nuevas suele ir acompañado de una considerable dosis de

escepticismo. Por lo tanto, la fiabilidad es sólo relevante si

el mercado acepta la tecnología subyacente. Esto es crucial,

ya que este nuevo paradigma de las tecnologías humanas

centradas ya se ha reunido previamente con bastante

escepticismo. Como se desprende de la sección II-C, intentos

actuales de crear HiTLCPSs de redes sociales muestran que

los usuarios dan una alta importancia en su vida privada y en

la seguridad de su información personal. De hecho, estas

preocupaciones sobre la privacidad han estado presentes

desde el comienzo de las redes sociales. Facebook, por

ejemplo, ha sido blanco de críticas desde sus inicios debido

a su dependencia de la voluntad de los usuarios para

compartir información como el punto clave de su negocio.

De hecho, de acuerdo con una piscina AP-CNBC [115] con

una muestra de 1.004 personas, el 59% de los usuarios de

Facebook tienen poca o ninguna confianza en Facebook para

mantener su información privada. Esta aparente falta de

confianza refleja cuán estrechamente personas siguen

prácticas intrusivas, además ejemplificando cómo los

problemas de privacidad son uno de los mayores obstáculos

para el crecimiento de las redes sociales y, por extensión, a

HiTLCPSs. Sin embargo, habría sido, tal vez, impensable en

una era de redes pre-sociales, que la gente disfrute de la

publicación de sus datos personales en una base de datos

pública de sus compañeros para ver y comentar. Sin

embargo, paso a paso, hemos llegado a un nivel en el que

enormes redes sociales y compartir fotos son norma. A pesar

de todos los pasados y actuales preocupaciones sobre la

privacidad y las críticas que rodea, tanto en el número de

usuarios y su participación en las redes sociales sigue en

aumento

[69].

Dejando a un lado el escepticismo, es difícil negar que la

idea de otra persona monitorear todos nuestros pasos y la

actividad es muy preocupante. Sin embargo, también es

cierto que este problema no reside totalmente en la existencia

de marcos HiTLCPS. Por ejemplo, Sauvik, et al. [33] han

discutido la posibilidad de smartphones actuales que

suponen una amenaza para la seguridad para el usuario,

alegando que los acelerómetros y otros sensores en el

dispositivo pueden ser utilizados sin el consentimiento de los

usuarios. También han mostrado cómo los algoritmos de

reconocimiento de actividad se pueden utilizar para obtener

información sensible acerca del usuario sin su conocimiento

por tener a identificar las actividades generales predefinidos

o incluso hacer el teléfono del usuario a aprender a

identificar otros nuevos. Por lo tanto, la existencia de

HiTLCPSs basado smartphone no impide este tipo de

intimidad a la invasión, aunque puede que sea más fácil de

lograr. Por lo tanto, la seguridad y la privacidad son otros dos

requisitos críticos, además de fiabilidad, para HiTLCPSs.

Procesos industriales, datos médicos o la información

personal deben ser protegidos contra la explotación no

autorizada. Como se mencionó, la protección de información

confidencial a menudo no es sólo un requisito de negocio

pero, en muchos casos, también una exigencia ética y legal.

Otra consideración ética importante se refiere al uso de la

robótica en HiTLCPSs. Como presentado en la sección II-

A3, la robótica está creciendo a un ritmo cada vez más rápido

y hay algunos que creen que su papel en el futuro HiTLCPSs

puede no ser completamente optimista. Por ejemplo,

mientras que la robótica permite la automatización, esto a su

vez puede resultar en desempleo humano. De hecho,

futurista periodista Kevin Kelly predice que una ola de

automatización centrada en la cognición artificial, sensores

baratos, aprendizaje automático y la inteligencia distribuida

se traducirá en un 70 por ciento de las ocupaciones de hoy

siendo probablemente reemplazado por la automatización

antes de finales de este siglo. A partir de la línea de montaje

y trabajo de almacén, picking agricultura, la limpieza, "no

importa si usted es un médico, abogado, arquitecto,

periodista, o incluso programador: La toma de control del

robot será épica" [103].

E. Brynjolfsson y A. McAffee proporcionan una visión

interesante sobre este asunto, con el argumento de que a

pesar de la mejora de la tecnología en áreas que solían ser

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 23 humanoriented normalmente, tales como el reconocimiento

de patrones, la gente todavía tendrán un papel vital que

desempeñar [17]. A modo de ejemplo, se refieren a la

experiencia de Garry Kasparov en torneos de ajedrez "estilo

libre", donde los equipos que combinan humanos y máquinas

dominados ambos equipos fuertes y grandes maestros

humanos [116] de la media especializada. Como se señala en

el libro de DIEGO RASSKIN, "Metáforas de ajedrez", lo que

los ordenadores son buenos es en donde los humanos son

débiles, y viceversa [117]. Esta es una evidencia de la

importancia de la colaboración hombre-máquina en los

próximos años, la piedra angular de HiTLCPSs.

Brynjolfsson y McAffee continúan su discusión sobre estas

habilidades "exclusivamente humanas" que seguirán siendo

esenciales, incluso en la cara de la automatización de las

tareas rutinarias seguido por el avance tecnológico. A pesar

de sus impresionantes capacidades de cálculo, todavía tiene

que existir una máquina que es capaz de la creatividad

humana y la intuición. La capacidad de crear e innovar a

través de ideas nuevas y significativas es la vanguardia de la

investigación de la inteligencia artificial, y la tarea que los

humanos todavía se destacan en comparación con las

máquinas. Además, la evolución ha dado forma a los

humanos en seres altamente sensibles que puedan adaptarse

rápidamente a nuevas situaciones, mientras que las máquinas

actuales simplemente no pueden reaccionar exterior del

marco de su programación. Como lo demuestra Brynjolfsson

y McAffee, "[El superordenador] Watson es una Jeopardy

increíble! jugador, pero sería derrotado por un niño en Rueda

de la Fortuna, El precio es correcto, o cualquier otro

programa de televisión a menos que se reprogramó

sustancialmente por sus creadores humanos "[17]. Por lo

tanto, la colaboración hombre-máquina es muy probable que

cada vez más crítico en las próximas décadas, por lo menos

hasta las máquinas evolucionan a un punto donde alcanzan

(o superan) inteligencia "similar a la humana". Como

habilidades de memorización se vuelven cada vez más

redundantes debido a la ayuda de los motores de búsqueda

modernos, es esta capacidad humana para combinar

rápidamente la información de diferentes fuentes y

reaccionar a las nuevas situaciones que seguirá siendo

fundamental en el futuro HiTLCPSs.

Los precursores de esta interacción entre humanos y

robots ya están entre nosotros. Baxter, un WorkBot de

Rethink Robotics es un ejemplo temprano de una nueva clase

de robots industriales creados para trabajar junto a los seres

humanos [118]. Baxter tiene varias características que lo

hacen más "humano-consciente" que la mayoría de sus

antepasados. Es capaz de mostrar donde está mirando al

cambiar los ojos dibujados en su "cabeza". También es capaz

de percibir los seres humanos y no causar daños a ellos,

utilizando los mecanismos de fuerza de respuesta que le

dicen que está colisionando con una persona u otro bot. Este

lenguaje corporal "similar a la humana" es una innovación

que permite a los seres humanos para entender y predecir las

intenciones del robot, que puede a su vez reducir la

desconfianza anterior colocado en compañeros robóticos

[104] [105]. Igualmente importante es la capacidad de

aprendizaje a través de la imitación de Baxter: entrenarla,

uno simplemente toma sus armas y les guía a través de los

movimientos y la secuencia correcta. Este modo de

operación es notablemente diferente de la robótica industrial

tradicional, que requiere personal altamente calificado para

programar incluso las tareas más simples. Teniendo en

cuenta todas estas tendencias, es muy probable que, en el

futuro, la gente va a ser pagado ", basada en lo bien que

trabajan con robots" [103].

Sin embargo, contar con la inteligencia artificial para

evolucionar hasta convertirse en "humanoide" es "la misma

lógica defectuosa como exigiendo que el vuelo sea un pájaro

artificial, con aleteo de las alas" [17]. De hecho, ya se ha

demostrado que los programas tremendamente complejos, a

pesar de estar basado en instrucciones sencillas, ya son

capaces de superar el pensamiento humano. Inteligente

HiTLCPSs será sin duda pensar muy diferente a nosotros y

las consecuencias a largo plazo de estos sistemas aún no se

han visto.

VI. CONCLUSIÓN

En el futuro, los seres humanos se combinan elementos de

robótica, redes de sensores inalámbricas, computación móvil

y la Internet de las cosas para lograr altamente controlados,

ambientes adaptables fácilmente controlado y. En este

trabajo encuesta, hemos explorado el campo de hitl, en

particular, su aplicabilidad en el futuro CPS y la IO. Estos

HiTLCPSs aún tienen muchas preguntas de investigación sin

resolver multidisciplinarios. Con el fin de contribuir a su

desarrollo, necesitamos una comprensión general de sus

subyacentes exigencias, principios y la teoría. Por lo tanto,

hablamos de la última stateof actual de HiTLCPSs, junto con

una visión crítica de las taxonomías actuales. En la parte

superior de esta investigación, hemos ampliado el

conocimiento del campo con un novedoso ejercicio

taxonómico se centró no en aplicaciones hitl pero en las

funciones generales del elemento humano en HiTLCPSs,

junto con un análisis de los requisitos para este tipo de

sistemas. Por lo que sabemos, este es el primer esfuerzo

hacia una visión general y en profundidad de las soluciones,

los proyectos existentes y análisis taxonómico, así como el

primer ejercicio taxonómico que considera este problema

desde el punto de vista de los roles humanos en HiTLCPSs.

Ahora empezamos a entender por qué la actual CPS

basada en la IO todavía tienen que integrar el componente

humano para lograr una Internet de todos: los seres humanos,

las cosas y los robots. Existen varias limitaciones técnicas y

éticas que aún no se han resuelto completamente por los

esfuerzos de investigación actuales. Confiabilidad en la

adquisición de datos, el estado de la inferencia y la actuación

son temas de gran importancia para la adopción de sistemas

verdaderos IoA. También es importante tener en cuenta

cómo puede afectar a la disonancia cognitiva del mercado

cuando estos conceptos hitl se introducen a diario las vidas

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IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 24 de las personas. Esto es particularmente importante cuando

se considera hitl aplicaciones de redes sociales, que pueden

confiar en el uso de los datos personales sensibles. Sobre este

asunto, la seguridad y la privacidad son preocupaciones

importantes que pueden afectar directamente la aceptación

de HiTLCPSs.

Durante nuestra exposición, hemos llegado a esperar que

los conceptos hitl serán cada vez más común en los próximos

años. A pesar de estar en su infancia, hemos encontrado

prometedora investigación en el área de estado de inferencia,

adquisición de datos y de actuación que indique cómo

podemos estar llegando a un punto de inflexión en nuestra

evolución tecnológica. Más que tener sistemas de IO y CPS

inteligentes que controlan nuestro entorno de forma

autónoma, estos sistemas, lo más importante, adaptarse a la

voluntad humana. En un sentido muy real, podríamos estar a

punto de lograr una especie de agarre suprahumano en

nuestro medio ambiente, que nuestros antepasados sólo

podían concebir en sus sueños más salvajes.

AGRADECIMIENTOS

El trabajo presentado en este trabajo fue parcialmente

financiado por el programa CMU-Portugal y por el proyecto

iCIS (CENTRO-07-ST24-FEDER-002.003 de subvención),

así como por Fundac¸ao~ para a Ciencia ea Tecnologia y

POPH / FSE .

Referencias

[1] P. Middleton, P. Kjeldsen, y J. Tully, "Pronóstico: El Internet de las

cosas, en todo el mundo, 2013" de Gartner, Tech. Rep. De noviembre

de 2013. [2] H. Sundmaeker, P. Guillemin, P. Friess, y S. Woelffle ', Visión y retos

para la realización de la Internet de las Cosas. European Commision -

Sociedad de la Información y Medios de Comunicación, 2010. [3] O. Vermesan y P. Friess, Internet de los objetos - De Investigación e

Innovación de implantación en el mercado. River Publishers, 2014. [4] A. Koubaa y B. Andersson, "Una visión de la ciber-físicos internet",

en Proc. del Taller de Redes en Tiempo Real (RTN 2009), Taller Satélite a (ECRTS 2009) (julio de 2009), 2009.

[5] R. Baheti y H. Gill, "sistemas ciber-físicos," El impacto de la

tecnología de control, pp. 161-166, 2011. [6] S. Jeschke, "Todo 4.0? - Conductores y los desafíos de los sistemas

físicos cibernéticos, "http: //www.ima-zlw-ifu.rwth-aachen. de /

fileadmin / user \ upload / INSTITUTSCLUSTER / Publikation \ Medien / Vortraege / descarga // Forschungsdialog4Dez2013.pdf,

diciembre de 2013. [7] P. Rawat, K. Singh, H. Chaouchi, y J. Bonnin, "Redes de sensores

inalámbricos: un estudio sobre la evolución reciente y las sinergias

potenciales," El Diario de Supercomputación, vol. 66, no. 1, pp. 1-48

de octubre de 2013. [8] AD Madera y JA Stankovic, "Humanos en el bucle: flujos de datos

distribuida para sistemas ciber-físicos inmersivos" SIGBED Rev., vol.

5, no. 1, pp. 20: 1-20: 2, enero de 2008. [9] P. Makris, DN Skoutas y C. Skianis, "Una encuesta sobre redes

móviles e inalámbricas contextaware: En la creación de redes y la

computación integración entornos", "Comunicaciones Encuestas y

Tutoriales, IEEE, vol. 15, no. 1, pp. 362-386, 2013. [10] C. Perera, A. Zaslavsky, P. Christen, y D. Georgakopoulos, "Contexto

computación consciente de la Internet de las cosas: una encuesta,"

Comunicaciones Encuestas y Tutoriales, IEEE, vol. 16, no. 1, pp. 414-

454, 2014.

[11] GD Abowd, AK Dey, PJ Brown, N. Davies, M. Smith, y P. Steggles,

"Hacia una mejor comprensión del contexto y contextawareness," en

la computadora de mano y la computación ubicua. Springer, 1999, pp. 304-307.

[12] SH Sigg y K. S David, "Un enfoque de alineación para tareas de

predicción contexto en entornos Ubicomp," Pervasive Computing,

IEEE 2010. [13] S. Fernandes y A. Karmouch, "arquitecturas de gestión de la

movilidad vertical en redes inalámbricas: un estudio exhaustivo y

direcciones futuras," Comunicaciones Encuestas y Tutoriales, IEEE,

vol. 14, no. 1, pp. 45-63, 2012. [14] A. Rahmati y L. Zhong, "la estimación de red basado en el contexto

para la conectividad inalámbrica universal de alta eficiencia

energética," Mobile Computing, IEEE Transactions on, vol. 10, no. 1, pp. 54-66, 2011.

[15] P. Bellavista, A. Corradi, M. Fanelli, y L. Foschini, "Un estudio de la

distribución de datos de contexto para sistemas ubicuos móviles,"

ACM Computing Surveys (CSUR), vol. 44, no. 4, p. 24, 2012. [16] D. Niewolny, "Cómo el Internet de las cosas está revolucionando la

salud", http: //cache.freescale.com/files/corporate/doc/white \ papel / IOTREVHEALCARWP.pdf, 2013.

[17] E. Brynjolfsson y McAfee A., La segunda era de la máquina: el trabajo, el progreso y la prosperidad en una época de tecnologías brillantes. WW Norton & Company, 2014.

[18] C.-J. M. Liang, J. Stankovic, y S. Lin, "Reducir el desperdicio de

energía para equipos de control humano-in-the-loop", IEEE

Transactions on Temas Emergentes en Informática, vol. 99, no. Preprints, p. 1, 2013.

[19] G. Schirner, D. Erdogmus, K. Chowdhury, y T. Padir, "El futuro de

los sistemas humano-en-the-loop ciber-físicos," Computer, vol. 46,

no. 1, pp. 36-45, 2013. [20] S. Munir, J. A. Stankovic, C.-J. M. Liang, y S. Lin, "Cyber desafíos

del sistema físico para el control humano-in-the-loop", en el que se

presentan como parte de la octava Taller Internacional sobre Evaluación de Informática. Berkeley, CA: USENIX, 2013. [En línea].

Disponible: https://www.usenix.org/conference/

feedbackcomputing13 / taller de programa / presentación / Munir [21] A. Wood, L. Selavo, y J. Stankovic, "Senq: Un sistema de consulta

integrado para la transmisión de datos en redes inalámbricas de

sensores interactivos heterogéneos," en Computación Distribuida en

Sensor Systems, ser. Lecture Notes in Computer Science, S. Nikoletseas, B. Chlebus, D. Johnson, y B. Krishnamachari, Eds.

Springer Berlin Heidelberg, 2008, vol. . 5067, pp 531-543. [22] Y. Song, Q. Hao, K. Zhang, M. Wang, Y. Chu, y B. Kang, "El método

de simulación de la comunicación intracorporal acoplamiento galvánico con diferentes vías de transmisión de la señal." IEEE T.

Instrumentación y Medición, vol . 60, no. 4, pp. 1257-1266, 2011. [23] MS Wegmueller, M. Oberle, N. Felber, N. Kuster, y W. Fichtner,

"Transmisión de señales por acoplamiento galvánico a través del cuerpo humano." IEEE T. Instrumentación y Medición, vol. 59, no. 4, pp. 963-969, 2010.

[24] R. Duncombe y R. Boateng, "Los teléfonos móviles y los servicios

financieros en los países en desarrollo: una revisión de los conceptos,

métodos, problemas, pruebas y futuras líneas de investigación," Third World Quarterly, vol. 30, no. 7, pp. 1237-1258, 2009.

[25] J. James y M. Versteeg, "Los teléfonos móviles en África: ¿cuánto es

lo que realmente conocemos" Indicadores Social Research, vol. 84,

no. 1, pp. 117-126, 2007. [26] UIT. (2011, noviembre) El mundo en 2011: hechos y cifras de las TIC.

[En línea]. Disponible: http://www.itu.int/ITU-D/ict/facts/ 2011

/material/ICTFactsFigures2011.pdf [27] H. Lu, J. Yang, Z. Liu, ND Lane, T. Choudhury, y AT Campbell, "El

motor de rompecabezas continuo de detección de aplicaciones para

teléfonos móviles", en Actas de la octava Conferencia ACM sobre

Embedded Networked Sensor Systems, ser. SENSYS '10. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2010, pp 71-84..

[28] H. Lu, W. Pan, ND Lane, T. Choudhury, y AT Campbell,

"SoundSense: sonido Scalable detección de aplicaciones centradas en

las personas en los teléfonos móviles", en Actas de la séptima Conferencia Internacional sobre Sistemas Móviles, Aplicaciones y

Page 25: T-04 a Survey on Human-In-The-Loop Applications 2015

Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 25 Servicios , ser. MobiSys '09. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2009,

pp 165-178.. [29] J. Lester, T. Choudhury, N. Kern, G. Borriello, y B. Hannaford, "Un

enfoque híbrido discriminativo / generativo para el modelado de las actividades humanas", en En Proc. de la Conferencia Internacional

Conjunta sobre Inteligencia Artificial (IJCAI, 2005, pp. 766-772. [30] S. Wang, W. Pentney, A.-M. Popescu, T. Choudhury, y M. Philipose,

"formación conjunta basada sentido común de los reconocedores de la actividad humana", en En: Actas de la 20ª Conferencia

Internacional Conjunta sobre Inteligencia Artificial, 2007, pp 2237-

2242.. [31] P. Zappi, "reconocimiento Actividad de sensores en el cuerpo por la

fusión clasificador: escalabilidad sensor y robustez," ISSNIP 2007. 3ª

Conferencia Internacional sobre Sensores inteligentes, redes de sensores y de la Información, 2007, pp 281-286, 2007..

[32] A. Yihad Sarkar, S. Lee, y Y.-K. Lee, "Un clasificador bayesbased

ingenua suavizada por el reconocimiento actividad" IETE Revisión

Técnica, vol. 27, no. 2, pp. 107-119, 2010. [33] S. Das, L. Green, B. Pérez, M. Murphy, y A. Perring, "Detección de

actividades de los usuarios que utilizan el acelerómetro en los

teléfonos inteligentes Android," El Equipo de Investigación

Tecnológica Secure Ubicua, TRUSTREU Carnefie Mellon University, 2010.

[34] EM Tapia, SS Intille, W. Haskell, K. Larson, J. Wright, A. King, y R.

Friedman, "el reconocimiento en tiempo real de las actividades físicas y sus intensidades utilizando acelerómetros inalámbricos y un monitor

de frecuencia cardiaca", en Actas del 11 Simposio Internacional IEEE

2007 en Wearable Computers, ser. ISWC '07. Washington, DC, EE.UU.: IEEE Computer Society, 2007, pp 1-4..

[35] ND Lane, Y. Xu, H. Lu, S. Hu, T. Choudhury, AT Campbell, y F.

Zhao, "Habilitación a gran escala de actividad humana inferencia en

los teléfonos inteligentes usando redes de similitud comunidad (CSN)," en UbiComp'11 , 2011, pp. 355-364.

[36] G. Thatte, M. Li, S. Lee, A. Emken, SS Narayanan, U. Mitra, D.

Spruijt-Metz, y M. Annavaram "Knowme: Una red de área corporal

energéticamente eficiente, multimodal para el monitoreo de la actividad física" ACM Transactions on sistemas de computación

empotrados, 2010. [37] M. Berchtold, M. Budde, D. Gordon, HR Schmidtke, y M. Beigl

"Actiserv: servicio de reconocimiento de la actividad para los

teléfonos móviles", en ISWC'10, 2010, pp 1-8.. [38] R. Wagenaar, I. Sapir, Y. Zhang, S. Markovic, y L. Vaina, "La

monitorización continua de las actividades funcionales utilizando portátil, giroscopio inalámbrica y tecnología de acelerómetro," Conf

Proc IEEE Esp Med Biol Soc. 2011, pp. 4844-7, 2011. [39] G. Bieber, A. Luthardt, C. Peter, y B. Urbano, "El pantalón auditivos

bolsillo: la actividad de reconocimiento por los sensores alternativos", en Actas de la cuarta Conferencia Internacional sobre Tecnologías

persistente relacionado con los entornos de apoyo, ser. PETRA '11.

Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2011, pp. 44: 1-44: 6. [40] J. Doyle, "Utilizando móvil métrica RSSI teléfono para la actividad

de detección humana" Señales y Sistemas de conferencia (ISSC

2009), pp. 1-6, 2009. [41] N. Lathia, KK Rachuri, C. Mascolo, y PJ Rentfrow, "disonancia

contextuales: Diseño de sesgo en los métodos de muestreo de

experiencias basadas en sensores", en Actas de la ACM Conferencia

Internacional Conjunta 2013 sobre omnipresentes y Computación Ubicua, ser. UbiComp '13. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2013,

pp 183-192.. [En línea]. Disponible:

http://doi.acm.org/10.1145/2493432.2493452 [42] N. Lathia, V. Pejovic, KK Rachuri, C. Mascolo, M. Musolesi, y PJ

Rentfrow, "Los teléfonos inteligentes para las intervenciones de

cambio de comportamiento a gran escala," IEEE Pervasive Computing, vol. 12, no. 3, pp 66- 73, 2013..

[43] M. Liberman, K. Davis, M. Grossman, N. Martey, y J. Bell, "el

discurso emocional prosodia y transcripciones," 2002. [44] KK Rachuri, C. Mascolo, M. Musolesi, y PJ Rentfrow

"Sociablesense: Explorando las ventajas y desventajas de muestreo adaptativo y descarga de cómputo para la detección social", en Actas

de la 17ª Conferencia Anual Internacional sobre Computación Móvil

y Redes, ser. MobiCom '11. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, . 2011, pp 73-84. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/

2.030.613,2030623 [45] H.-J. Kim y Choi YS, "Explorando preferencia emocional para

aplicaciones de teléfonos inteligentes." En CCNC. IEEE, 2012, pp.

245-249. [46] R. LiKamWa, Y. Liu, ND Lane, y L. Zhong, "Moodscope: La

construcción de un sensor de estado de ánimo de los patrones de uso de teléfonos inteligentes", en Actas de la 11ª Conferencia Anual Internacional sobre Sistemas Móviles, Aplicaciones y Servicios, Ser. MobiSys '13. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2013, pp 389-402..

[47] M. Kay, EK Choe, J. Pastor, B. Greenstein, N. Watson, S. Consolvo,

y JA Kientz, "Lullaby: Un sistema de captura y el acceso para la

comprensión del entorno de sueño", en Actas de la Conferencia ACM 2012 en Computación Ubicua, ser. UbiComp '12. Nueva York, NY,

EE.UU.: ACM, 2012, pp 226-234.. [48] TF Sapata, "Look4mysounds - una plataforma de monitorización

remota para la auscultación," la tesis de maestría de la Universidad de Coimbra, 2010.

[49] "Estudio mundial de robótica", Comisión Económica de las Naciones

Unidas para Europa, octubre de 2004. [50] G. Amato, M. Broxvallx, S. Chessa, M. Dragone, C. Gennaro, y C.

Vairo, "Cuando las redes inalámbricas de sensores cumplen robots",

en ICSNC 2012, La Séptima Conferencia Internacional sobre

Sistemas y Redes de Comunicaciones, 2012, pp. 35-40. [51] G.-J. M. Kruijff, F. Colas, T. Svoboda, J. van DIGGELEN, P. Balmer,

F. Pirri, y R. peor, "Diseño de robots inteligentes para humanrobot

haciendo equipo en búsqueda y rescate urbano." En AAAI Simposio

de Primavera: Proyectos Robots Inteligentes, 2012. [52] S. Haddadin, A. Albu-Schaffer, ¨ y G. Hirzinger, "Requisitos para los

robots de seguridad: Mediciones, análisis y nuevos puntos de vista,"

La Revista Internacional de Investigación en Robótica, vol. 28, no. 11-12, pp. 1507-1527, 2009.

[53] EA Sisbot y R. Alami, "Un planificador de la manipulación humana

consciente," Robótica, IEEE Transactions on, vol. 28, no. 5, pp. 1045-

1057, 2012. [54] S. Lallee, 'U. Pattacini, S. Lemaignan, A. Lenz, C. Melhuish,

L. Natale, S. Skachek, K. Hamann, J. Steinwender, EA Sisbot et al."Hacia un sistema de interacción robot humano cooperativa

independiente de la plataforma: Iii una arquitectura para el

aprendizaje y ejecución de actuaciones y planes compartidos," Autónoma de Desarrollo Mental, IEEE Transactions on, vol. 4, no. 3,

pp. 239-253, 2012. [55] M. Dorigo, D. Floreano, LM Gambardella, F. Mondada, S. Nolfi, T.

Baaboura, M. Birattari, M. Bonani, M. Brambilla, A. Brutschy et al., "Swarmanoid," IEEE de Robótica y Automatización Magazine, vol.

1070, no. 9932/13, 2013. [56] F. Schlachter, E. Meister, S. Kernbach, y P. Levi, "desarrolle-

capacidad de la plataforma de robot en el proyecto symbrion," en Autoadaptable y la auto-organización de los sistemas Talleres de

2008. SASOW 2008. Segundo IEEE Internacional Conferencia sobre.

IEEE, 2008, pp. 144-149. [57] N. Casiddu, F. Cavallo, A. Divano, I. Mannari, E. Micheli, C.

Porfirione, M. Zallio, M. Aquilano, y P. Darío, "diseño de la interfaz

del robot de robot doméstico y condominios para el envejecimiento de la población, "en la vida cotidiana asistida: Foro Italiano de 2013.

Springer, 2014, pp 53-60.. [58] A. Waibel, R. Stiefelhagen, R. Carlson, J. Casas, J. Kleindienst, L.

Lamel, O. Lanz, D. Mostefa, M. Omologo, F. Pianesi, L. Polymenakos, G. Potamianos, J. Soldatos, G. Sutschet, y J. Terken,

Manual de Inteligencia Ambiental y Smart entornos, ser. Serie

Interacción Persona-Ordenador. Springer Estados Unidos, 2010, cap. Las computadoras en la Interacción Humano Loop, pp. 1071-1116.

[59] P. Rani, N. Sarkar, CA Smith, y JA Adams, "la comunicación afectiva

para implícita la interacción hombre-máquina", en Sistemas, Hombre

y Cibernética, 2003. Conferencia Internacional IEEE sobre, vol. 5. IEEE, 2003, pp. 4.896-4.903.

Page 26: T-04 a Survey on Human-In-The-Loop Applications 2015

Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 26 [60] P. Rani, N. Sarkar, y J. Adams, "la comunicación afectiva basada en

la ansiedad de interacción hombre-máquina implícita," Adv. Ing.

Inform., Vol. 21, no. 3, pp. 323-334, julio de 2007. [En línea]. Disponible: http://dx.doi.org/10.1016/j.aei.2006.11.009

[61] R. Schoenen y H. Yanikomeroglu, "User-in-the-loop: la demanda

espacial y temporal para la conformación de redes inalámbricas

sostenibles", Revista de Comunicación, IEEE, vol. 52, no. . 2, pp 196-203, Febrero de 2014.

[62] RS Desmond, MF Dickerman, y JA Fleming, "Un humanina-the-loop

cyber sistema físico: Los diseños modulares para la navegación en

silla de ruedas semiautónoma", Tesis de Maestría, Instituto Politécnico de Worcester, 2013.

[63] K. M. Tsui, D.-J. Kim, A. Behal, D. Kontak, y HA Yanco, "Quiero

que: control humano-in-the-loop de un brazo robótico en silla de montar", Journal of Applied Bionics y Biomecánica, vol. 8, 2011.

[64] D.-J. Kim y A. Behal, "control humano-in-the-loop de un brazo

robótico de asistencia en entornos no estructurados para los usuarios

de la médula espinal lesionada", en la Interacción Humano-Robot (HRI), 2009 cuarto ACM / IEEE Conferencia Internacional sobre.

IEEE, 2009, pp. 285-286. [65] D. Arney, M. Pajic, JM Goldman, I. Lee, R. Mangharam, y O.

Sokolsky, "Hacia la seguridad del paciente en los sistemas de dispositivos médicos de circuito cerrado", en Actas de la primera

Conferencia de ACM / IEEE Internacional sobre Cyber- sistemas

físicos. ACM, 2010, pp. 139-148. [66] J. Lu, T. Sookoor, V. Srinivasan, G. Gao, B. Holben, J. Stankovic, E.

Field, y K. Whitehouse, "El termostato inteligente: El uso de sensores

de presencia para ahorrar energía en los hogares", en Actas de la octava Conferencia ACM sobre Embedded Networked Sensor

Systems, ser. SENSYS '10. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2010,

pp 211-224.. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/1869983.1870005

[67] Y. Agarwal, B. Balaji, S. Dutta, RK Gupta, y T. Weng, "edificios Dutycycling agresiva: La próxima frontera en el control de

climatización," en el Procesamiento de la Información en Redes de

Sensores (IPSN), 2011 10 ª Conferencia Internacional sobre. IEEE, 2011, pp. 246-257.

[68] "Estadísticas de redes sociales",

http://www.statisticbrain.com/socialnetworking-statistics/, julio 2014.

[69] "Las estadísticas y datos sobre redes sociales," http: //www.statista.

com / temas / 1164 /-redes sociales / abril de 2014. [70] "Las estadísticas de Facebook,"

http://www.statisticbrain.com/facebookstatistics/, 2014. [71] "Waze," http://www.waze.com/, waze Mobile, Septiembre de 2014.

[En línea]. Disponible: http://www.waze.com/ [72] "en

cuadro", https://foursquare.com/, Septiembre de 2014. [73] "Highlight" http://highlig.ht/about.html, Matemáticas Camp, Inc.,

Septiembre de 2014. [74] "SceneTap," http://www.scenetap.com/, SceneTap, LLC.,

Septiembre de 2014. [75] M. Musolesi, E. Miluzzo, ND Lane, SB Eisenman, T. Choudhury, y

AT Campbell, "La segunda vida de un sensor - la integración de la experiencia del mundo real en mundos virtuales utilizando teléfonos

móviles", en En Proc. de HotEmNets '08, 2008. [76] "Segunda vida", http://secondlife.com/, Febrero de 2014. [77] CE Baig, "aplicación Resalte puede decir a los demás demasiado

sobre ti", http://www.usatoday.com/tech/columnist/edwardbaig/ historia / 2012-03-20 / highlight-app / 53673820/1, marzo de 2012.

[78] A. Robertson, "app-detección Multitud SceneTap intenta disipar los

temores de privacidad después rocoso San Francisco lanzamiento,"

http://www.theverge.com/ 2012/5/18/3029229 / SceneTap-san-francisco-launch-contragolpe, 05 2012.

[79] L. Anderson, "Una noche en la ciudad con SceneTap,"

http://www.theverge.com/2012/5/29/3043790/scene-tapprofessional-pick-up-artist-smooth, mayo de 2012.

[80] E. Miluzzo, ND Lane, H. Lu, y AT Campbell, "La investigación en

la era de la tienda de aplicaciones: Experiencias en el despliegue de

aplicaciones cenceme en el iphone," en el primer Taller Internacional de Investigación en los grandes: El uso de tiendas de aplicaciones,

Mercados, y otros canales de distribución de ancho en la

investigación UbiComp de 2010. [81] "Cenceme opiniones de aplicaciones,"

http://appcomments.com/app/ id284953822 / CenceMe opiniones? país = 143441 & Show = Mostrar todos los comentarios & sort =

especie reciente y SortOrder = tipo ascender & page = 1,

AppComments, agosto de 2012. [82] SI Akyildiz, JM Jornet, y M. Pierobon, "Nanonetworks: una nueva

frontera en las comunicaciones," Comunicaciones de la ACM, vol.

54, no. 11, pp. 84-89, noviembre de 2011. [83] T. O'Donovan, J. Brown, U. Roedig, CJ Sreenan, J. do O, ˙ A.

Dunkels, A. Klein, JS Silva, V. Vassiliou, y L. Wolf, "Ginseng: el

control del rendimiento de los accesos móviles redes de sensores, "en

Sensor Mesh y Ad Hoc Comunicaciones y Redes (SECON), 2.010 séptima Conferencia Anual de la Sociedad IEEE Comunicaciones

sucesivamente. IEEE, 2010, pp. 1-3. [84] L. Correia, T.-D. Tran, V. Pereira, y JS Silva, "Dynmac: un protocolo

mac resistente a la coexistencia de redes de sensores inalámbricos", Elsevier Computer Networks, octubre de 2014.

[85] R. Román, J. Zhou, y J. López, "Sobre las características y desafíos

de la seguridad y la privacidad en Internet distribuida de las cosas,"

Redes de Computadores, vol. 57, no. 10, pp. 2266-2279, 2013. [86] J. Granjal, E. Monteiro, y JS Silva, "Seguridad en la integración de

redes de sensores inalámbricos de baja potencia con el Internet: Una

encuesta," Ad Hoc Networks, vol. 24, pp. 264-287, 2015. [87] S. Lin, T. Él, y JA Stankovic, "CPS-IP: protocolo de interconexión

de sistemas físicos cyber," ACM SIGBED Review, vol. 5, no. 1, p.

22, 2008. [88] F. Hu, Sistemas Cyber-físicas: Integrado Informática y Diseño

Ingeniería. CRC Press, 2013. [89] A. El-Rabbany, Introducción al GPS: El Sistema de Posicionamiento

Global. Artech House, 2002. [90] J. Liu, B. Priyantha, T. Hart, HS Ramos, AAF Loureiro, y Q. Wang,

"gps de energía eficientes de detección con la descarga de nube", en

Actas de la 10ª Conferencia ACM sobre Embedded Sensor Systems Network, ser. SENSYS '12. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2012,

pp 85-98.. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/2426656.2426666

[91] NB Priyantha, A. Chakraborty, y H. Balakrishnan, "El sistema de localización en apoyo de cricket", en Actas de la 6ª Conferencia

Anual Internacional sobre Computación Móvil y Redes, ser.

MobiCom '00. Nueva York, NY, EE.UU.: ACM, 2000, pp 32-43.. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/345910.345917

[92] Y.-C. Cheng, Y. Chawathe, A. LaMarca, y J. Krumm,

"Caracterización Precisión de escala metropolitana localización wi-fi", en Actas de la tercera Conferencia Internacional sobre Sistemas

móviles, aplicaciones y servicios, ser. MobiSys '05. Nueva York,

NY, EE.UU.: ACM, 2005, pp 233-245.. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/1067170.1067195

[93] MA Cáceres, F. Sottile, y MA Spirito, "seguimiento de la ubicación

de adaptación por el filtro de Kalman en redes de sensores

inalámbricos", en Actas de la Conferencia Internacional IEEE sobre Wireless y Móvil Informática, Redes y Comunicaciones, ser 2.009.

Wimob '09. Washington, DC, EE.UU.: IEEE Computer Society,

2009, pp 123-128.. [En línea]. Disponible: http://dx.doi.org/10.1109/ WiMob.2009.30

[94] A. Harter, A. Hopper, P. Steggles, A. Ward, y P. Webster, "La

anatomía de una aplicación consciente del contexto", en Actas de la

quinta / IEEE Conferencia Anual Internacional ACM sobre Computación Móvil y Redes, ser . MobiCom '99. Nueva York, NY,

EE.UU.: ACM, 1999, pp 59-68.. [En línea]. Disponible: http://doi.acm.org/10.1145/313451.313476

[95] C.-L. Wu, L.-C. Fu, y F.-L. Lian, "determinación de la ubicación Wlan en e-hogar a través de la clasificación de vectores de soporte,"

en redes, detección y control de 2004 Conferencia Internacional

IEEE sobre, vol. 2. IEEE, 2004, pp. 1026-1031. [96] A. Shareef, Y. Zhu, y M. Musavi, "Localización mediante redes

neuronales en redes de sensores inalámbricos", en Actas de la

primera Conferencia Internacional sobre móviles inalámbricos

middleware, sistemas operativos y aplicaciones, ser. MOBILWARE '08. ICST, Bruselas, Bélgica, Bélgica: ICST (Instituto de Ciencias de

Page 27: T-04 a Survey on Human-In-The-Loop Applications 2015

Este artículo ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de esta revista, pero no ha sido totalmente modificado. El contenido puede cambiar antes de la publicación final. Información sobre la Cita: DOI 10.1109 / COMST.2015.2398816, IEEE Communications Encuestas y Tutoriales

IEEE Communications ENCUESTAS Y TUTORIALES, vol. XX, NO. X, MES 2015 27 la Computación, socialdemócratas de Informática e Ingeniería de

Telecomunicaciones), 2007, pp. 4: 1-4: 7. [En línea]. Disponible:

http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1361492.1361497 [97] B. Longstaff, S. Reddy, y D. Estrin, "Mejoramiento de clasificación

de actividades para las aplicaciones de salud en los dispositivos

móviles que utilizan el aprendizaje activo y semi-supervisado," en

PervasiveHealth'10, 2010, pp. 1 - 7. [98] A. Ortony, la estructura cognitiva de las emociones. Cambridge

university press, 1990. [99] //face-and-emotion.com/dataface/facs/new \ Version.jsp, 2002: "la

codificación de acción del sistema Facial," http P. Ekman y Friesen WV.

[100] JA Russell, "Un modelo circunflejo del afecto." Diario de la

personalidad y la psicología social, vol. 39, no. 6, p. 1161, 1980. [101] R. S. Lázaro, Emoción y adaptación. Oxford University Press,

1991. [102] "Emotiv EPOC," http://emotiv.com/, Abril de 2014. [103] K. Kelly, "Mejor que humana: ¿Por qué los robots - y deben - tomar

nuestros puestos de trabajo," http://www.wired.com/2012/12/ff-

robots-will-takeour-jobs/all/, diciembre 2012 . [104] A. Weiss, D. Wurhofer, M. Lankes, y M. Tscheligi "Autónoma vs.

tele-operados: Cómo la gente percibe la colaboración entre humanos

y robots con HRP-2.", En Actas de la cuarta Conferencia de ACM /

IEEE Internacional de Derechos Humanos Interacción Robot (Nueva York, NY, EE.UU.), 2009, pp. 257-258.

[105] C. Heyer, "la interacción persona-robot y futuras aplicaciones de

robótica industrial", en En Proc. de IEEE / RSJ Conferencia

Internacional de Robótica Inteligente y Sistemas, Taiwán, 2010. [106] R. ¿Quieres, KP Fishkin, A. Gujar y BL Harrison, "Reducción de los

mundos físicos y virtuales con etiquetas electrónicas", 1999. [107] T. Kindberg, J. Barton, J. Morgan, G. Becker, D. Caswell, P. Debaty,

G. Gopal, M. Frid, V. Krishnan, H. Morris, J. Schettino, B. Serra, y M . Spasojevic, "La gente, lugares, cosas: presencia en la web para

el mundo real," Mob. Serv. Appl., Vol. 7, pp. 365-376, octubre de

2002. [En línea]. Disponible: http://dx.doi.org/10.1023/A:1016591616731

[108] G. Boone, "la minería Realidad: Buscando en la realidad con

neworks sensores," Sensores Magazine, vol. 9, 2004. [109] TD Tran y J. Silva, "Un marco para la integración de redes

inalámbricas de sensores y ambientes externos", en quinta

Conferencia Internacional sobre la Gestión y Control de la

Producción y Logística, Coimbra, Portugal, 2010. [110] M. Boulos, A. Rocha, A. Martins, M. Vicente, A. Bolz, R. Feld,

I. Tchoudovski, M. Braecklein, J. Nelson, G. O Laighin, C. Sdogati, F. Cesaroni, M. Antomarini, A. Jobes, y M. Kinirons "Caalyx: una

nueva generación de servicios basados en la ubicación en cuidado de

la salud, "International Journal of Health Geographics, vol. 6, pp. 1-6, 2007.

[111] J. Lifton, M. Laibowitz, D. Harry, N.-W. Gong, M. Mittal, y JA

Paradiso, "Metáfora y manifestación: Crossreality con redes de

sensores / actuadores ubicuos," IEEE Pervasive Computing, vol. 8, pp. 24-33, julio de 2009. [En línea]. Disponible:

http://portal.acm.org/citation.cfm?id=1591886.1592128 [112] K. Yano, S. Lyubomirsky, y J. Canciller. (2012, diciembre) ¿Puede

la tecnología que hacer feliz? [En línea]. Disponible: http: //

espectro. ieee.org/at-work/innovation/can-technology-make-you-

happy [113] RA Brooks, "Un sistema de control de capas robusta para un robot

móvil", Revista IEEE de Robótica y Automatización, vol. 2, no. 1, pp. 14 -23, 1986.

[114] M. Musolesi, M. Piraccini, K. Fodor, A. Corradi, y AT Campbell,

"Apoyo a las estrategias de subida de bajo consumo para aplicaciones de detección continuas en los teléfonos móviles", en En

Actas de la 8ª Conferencia Internacional sobre Pervasive Computing,

mayo de 2010 , pp. 355-372. [115] CNBC.com ", Ap-cnbc encuesta facebook ipo - resultados completos

y análisis", http://www.cnbc.com/id/47391504, mayo de 2012. [116] G. Kasparov, "El maestro de ajedrez y el ordenador," The New York

Review of Books, vol. 57, no. 2, pp. 16-19, 2010.

[117] D. Rasskin-Gutman, metáforas del ajedrez: la inteligencia artificial y la mente humana. MIT Press, 2009.

[118] "Baxter" http://www.rethinkrobotics.com/baxter/ de octubre de 2014.