There is a global aging population requiring the need for the right tools that can enable older adults' greater independence and the ability to age at home, as well as assist healthcare workers. It is feasible to achieve this objective by building predictive models that assist healthcare workers in monitoring and analyzing older adults' behavioral, functional, and psychological data. To develop such models, a large amount of multimodal sensor data is typically required. In this paper, we propose MAISON, a scalable cloud-based platform of commercially available smart devices capable of collecting desired multimodal sensor data from older adults and patients living in their own homes. The MAISON platform is novel due to its ability to collect a greater variety of data modalities than the existing platforms, as well as its new features that result in seamless data collection and ease of use for older adults who may not be digitally literate. We demonstrated the feasibility of the MAISON platform with two older adults discharged home from a large rehabilitation center. The results indicate that the MAISON platform was able to collect and store sensor data in a cloud without functional glitches or performance degradation. This paper will also discuss the challenges faced during the development of the platform and data collection in the homes of older adults. MAISON is a novel platform designed to collect multimodal data and facilitate the development of predictive models for detecting key health indicators, including social isolation, depression, and functional decline, and is feasible to use with older adults in the community.
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长期或慢性病的人管理是国家卫生系统面临的最大挑战之一。实际上,这些疾病是住院的主要原因之一,尤其是对于老年人,监测它们所需的大量资源导致医疗保健系统可持续性问题。便携式设备和新连接技术的扩散越来越大,可以实施能够为医疗保健提供者提供支持并减轻医院和诊所的负担。在本文中,我们介绍了用于医疗保健的远程监控平台的实现,该平台旨在从不同的消费者移动设备和自定义设备中捕获几种类型的生理健康参数。可以通过Google Fit生态系统将消​​费者医疗设备集成到平台中,该生态系统支持数百个设备,而自定义设备可以通过标准通信协议直接与平台进行交互。该平台旨在使用机器学习算法处理获得的数据,并为患者和医生提供生理健康参数,并提供用户友好,全面且易于理解的仪表板,该仪表板通过时间来监视参数。初步可用性测试在功能和实用性方面表现出良好的用户满意度。
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数字化和自动化方面的快速进步导致医疗保健的加速增长,从而产生了新型模型,这些模型正在创造新的渠道,以降低成本。 Metaverse是一项在数字空间中的新兴技术,在医疗保健方面具有巨大的潜力,为患者和医生带来了现实的经验。荟萃分析是多种促成技术的汇合,例如人工智能,虚拟现实,增强现实,医疗设备,机器人技术,量子计算等。通过哪些方向可以探索提供优质医疗保健治疗和服务的新方向。这些技术的合并确保了身临其境,亲密和个性化的患者护理。它还提供自适应智能解决方案,以消除医疗保健提供者和接收器之间的障碍。本文对医疗保健的荟萃分析提供了全面的综述,强调了最新技术的状态,即采用医疗保健元元的能力技术,潜在的应用程序和相关项目。还确定了用于医疗保健应用的元元改编的问题,并强调了合理的解决方案作为未来研究方向的一部分。
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跌倒在不断增加的全球老龄化人口中非常普遍,可能会对他们的健康,福祉和生活质量产生各种负面影响,包括限制他们进行日常生活活动(ADL)的能力,这对于这对于对此至关重要,这对一个人的寄托。跌倒期间的及时协助是非常必要的,这涉及跟踪老年人在与ADL相关的多样化导航模式中的室内位置,以检测跌倒的精确位置。随着全球护理人员人数的减少,重要的是,智能生活环境的未来可以在ADL期间发现下降,同时能够跟踪老年人在现实世界中的室内位置。为了应对这些挑战,这项工作为环境辅助生活系统提出了一种具有成本效益和简单的设计范式,该系统可以在ADL期间捕获用户行为的多模式组成部分,这是在现实世界中同时以现实世界的方式执行秋季检测和室内定位所必需的。 。提出了来自现实世界实验的概念证明,以维护系统的有效工作。还提出了两项​​与先前作品的比较研究的发现,以维护这项工作的新颖性。第一个比较研究表明,在其软件设计和硬件设计的有效性方面,提出的系统在室内定位和跌倒检测领域中如何优于先前的验证领域。第二项比较研究表明,与这些领域的先前作品相比,该系统的开发成本最少,这些领域涉及下划线系统的现实开发,从而维护其具有成本效益的性质。
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由于照顾不断增长的老年人口的医疗和财务需求,对跌倒的及时可靠发现是一个大型且快速增长的研究领域。在过去的20年中,高质量硬件(高质量传感器和AI微芯片)和软件(机器学习算法)技术的可用性通过为开发人员提供开发此类系统的功能,从而成为这项研究的催化剂。这项研究开发了多个应用组件,以研究秋季检测系统的发展挑战和选择,并为未来的研究提供材料。使用此方法开发的智能应用程序通过秋季检测模型实验和模型移动部署的结果验证。总体上表现最好的模型是标准化的RESNET152,并带有2S窗口尺寸的调整数据集,可实现92.8%的AUC,7.28%的灵敏度和98.33%的特异性。鉴于这些结果很明显,加速度计和心电图传感器对秋季检测有益,并允许跌倒和其他活动之间的歧视。由于所得数据集中确定的弱点,这项研究为改进的空间留下了很大的改进空间。这些改进包括在跌落的临界阶段使用标签协议,增加数据集样品的数量,改善测试主题表示形式,并通过频域预处理进行实验。
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搅拌是痴呆症患病率高的神经精神症状之一,可以对日常生活(ADL)的活动产生负面影响,以及个体的独立性。检测搅拌剧集可以帮助提前及时地提供痴呆症(PLWD)的人们。分析搅拌剧集还将有助于识别可修改的因素,例如环境温度和睡眠中的睡眠,导致个体搅动。这项初步研究提出了一种监督学习模型,用于分析PLWD中搅动风险,使用家庭监控数据。家庭监控数据包括来自2019年4月2021年4月至6月至6月20日至6月20日至6月至6月间PLWD的运动传感器,生理测量和厨房电器的使用。我们应用经常性的深度学习模型,以识别验证和记录的临床监测团队验证和记录的搅拌集团。我们提出了评估拟议模型的功效的实验。拟议的模型平均召回79.78%的召回,27.66%的精确度和37.64%的F1分数在采用最佳参数时得分,表明识别搅动事件的良好能力。我们还使用机器学习模型讨论使用连续监测数据分析行为模式,并探索临床适用性以及敏感性和特异性监控应用之间的选择。
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边缘计算是一个将数据处理服务转移到生成数据的网络边缘的范式。尽管这样的架构提供了更快的处理和响应,但除其他好处外,它还提出了必须解决的关键安全问题和挑战。本文讨论了从硬件层到系统层的边缘网络体系结构出现的安全威胁和漏洞。我们进一步讨论了此类网络中的隐私和法规合规性挑战。最后,我们认为需要一种整体方法来分析边缘网络安全姿势,该姿势必须考虑每一层的知识。
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随着物联网,AI和ML/DL算法的出现,数据驱动的医疗应用已成为一种有前途的工具,用于从医学数据设计可靠且可扩展的诊断和预后模型。近年来,这引起了从学术界到工业的广泛关注。这无疑改善了医疗保健提供的质量。但是,由于这些基于AI的医疗应用程序在满足严格的安全性,隐私和服务标准(例如低延迟)方面的困难,因此仍然采用较差。此外,医疗数据通常是分散的和私人的,这使得在人群之间产生强大的结果具有挑战性。联邦学习(FL)的最新发展使得以分布式方式训练复杂的机器学习模型成为可能。因此,FL已成为一个积极的研究领域,尤其是以分散的方式处理网络边缘的医疗数据,以保护隐私和安全问题。为此,本次调查论文重点介绍了数据共享是重大负担的医疗应用中FL技术的当前和未来。它还审查并讨论了当前的研究趋势及其设计可靠和可扩展模型的结果。我们概述了FL将军的统计问题,设备挑战,安全性,隐私问题及其在医疗领域的潜力。此外,我们的研究还集中在医疗应用上,我们重点介绍了全球癌症的负担以及有效利用FL来开发计算机辅助诊断工具来解决这些诊断工具。我们希望这篇评论是一个检查站,以彻底的方式阐明现有的最新最新作品,并为该领域提供开放的问题和未来的研究指示。
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本文介绍了FLSYS的设计,实施和评估,一种支持移动应用的深度学习模型的移动云联合学习(FL)系统。 Flsys是创建使用这些模型的FL模型和应用程序开放生态系统的关键组件。 FLSYS旨在使用在智能手机上收集的移动感应数据,平衡模型性能,在手机上使用资源消耗,容忍手机通信故障,并在云中实现可扩展性。在FLSYS中,可以通过不同的应用程序培训云中具有不同流量的不同DL模型,并通过不同的应用程序同时访问和访问。此外,Flsys为第三方应用程序开发人员提供了培训FL模型的共同API。 flsys是在Android和AWS云中实现的。我们在野生FL模型中与人类活动识别(HAR)共同设计了FLSYS。在五个月的时间内,在100+大学生手机的两个地区收集了掌握数据。我们实施了Har-Wild,一种针对移动设备定制的CNN模型,具有数据增强机制,以减轻非独立和相同分布的(非IID)数据的问题,这些数据影响野外的流动模型训练。情绪分析(SA)模型用于演示FLSYS如何有效地支持并发模型,并且它使用446个用户的DataSet具有46,000多个推文。我们对Android手机和仿真器进行了广泛的实验,表明Flsys实现了良好的模型实用性和实际系统性能。
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机器学习传感器代表了嵌入式机器学习应用程序未来的范式转移。当前的嵌入式机器学习(ML)实例化遭受了复杂的整合,缺乏模块化以及数据流动的隐私和安全问题。本文提出了一个以数据为中心的范式,用于将传感器智能嵌入边缘设备上,以应对这些挑战。我们对“传感器2.0”的愿景需要将传感器输入数据和ML处理从硬件级别隔离到更广泛的系统,并提供一个薄的界面,以模拟传统传感器的功能。这种分离导致模块化且易于使用的ML传感器设备。我们讨论了将ML处理构建到嵌入式系统上控制微处理器的软件堆栈中的标准方法所带来的挑战,以及ML传感器的模块化如何减轻这些问题。 ML传感器提高了隐私和准确性,同时使系统构建者更容易将ML集成到其产品中,以简单的组件。我们提供了预期的ML传感器和说明性数据表的例子,以表现出来,并希望这将建立对话使我们朝着传感器2.0迈进。
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人们的个人卫生习惯在每日生活方式中照顾身体和健康的状况。保持良好的卫生习惯不仅减少了患疾病的机会,而且还可以降低社区中传播疾病的风险。鉴于目前的大流行,每天的习惯,例如洗手或定期淋浴,在人们中至关重要,尤其是对于单独生活在家里或辅助生活设施中的老年人。本文提出了一个新颖的非侵入性框架,用于使用我们采用机器学习技术的振动传感器监测人卫生。该方法基于地球通传感器,数字化器和实用外壳中具有成本效益的计算机板的组合。监测日常卫生常规可能有助于医疗保健专业人员积极主动,而不是反应性,以识别和控制社区内潜在暴发的传播。实验结果表明,将支持向量机(SVM)用于二元分类,在不同卫生习惯的分类中表现出约95%的有希望的准确性。此外,基于树的分类器(随机福雷斯特和决策树)通过实现最高精度(100%)优于其他模型,这意味着可以使用振动和非侵入性传感器对卫生事件进行分类,以监测卫生活动。
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推荐系统已广泛应用于不同的应用领域,包括能量保存,电子商务,医疗保健,社交媒体等。此类应用需要分析和挖掘大量各种类型的用户数据,包括人口统计,偏好,社会互动等,以便开发准确和精确的推荐系统。此类数据集通常包括敏感信息,但大多数推荐系统专注于模型的准确性和忽略与安全性和用户隐私相关的问题。尽管使用不同的风险减少技术克服这些问题,但它们都没有完全成功,确保了对用户的私人信息的密码安全和保护。为了弥合这一差距,区块链技术作为推动推荐系统中的安全和隐私保存的有希望的策略,不仅是因为其安全性和隐私性突出特征,而且由于其恢复力,适应性,容错和信任特性。本文介绍了涵盖挑战,开放问题和解决方案的基于区块链的推荐系统的整体综述。因此,引入了精心设计的分类,以描述安全和隐私挑战,概述现有框架并在使用区块链之前讨论其应用程序和利益,以指示未来的研究机会。
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医学互联网是最近在医学方面的技术进步,对提供对健康指标的实时监控非常有帮助。本文提出了一种无创的物联网系统,该系统跟踪患者的情绪,尤其是患有自闭症谱系障碍的情绪。通过一些负担得起的传感器和云计算服务,对个人的心率进行监测和分析,以研究不同情绪每分钟汗水和心跳的变化的影响。在个人的正常休息条件下,建议的系统可以使用机器学习算法检测正确的情绪,其精度最高为92%。拟议方法的结果与医学物联网中最先进的解决方案相当。
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Explainable Artificial Intelligence (XAI) is transforming the field of Artificial Intelligence (AI) by enhancing the trust of end-users in machines. As the number of connected devices keeps on growing, the Internet of Things (IoT) market needs to be trustworthy for the end-users. However, existing literature still lacks a systematic and comprehensive survey work on the use of XAI for IoT. To bridge this lacking, in this paper, we address the XAI frameworks with a focus on their characteristics and support for IoT. We illustrate the widely-used XAI services for IoT applications, such as security enhancement, Internet of Medical Things (IoMT), Industrial IoT (IIoT), and Internet of City Things (IoCT). We also suggest the implementation choice of XAI models over IoT systems in these applications with appropriate examples and summarize the key inferences for future works. Moreover, we present the cutting-edge development in edge XAI structures and the support of sixth-generation (6G) communication services for IoT applications, along with key inferences. In a nutshell, this paper constitutes the first holistic compilation on the development of XAI-based frameworks tailored for the demands of future IoT use cases.
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医学事物互联网(IOMT)允许使用传感器收集生理数据,然后将其传输到远程服务器,这使医生和卫生专业人员可以连续,永久地分析这些数据,并在早期阶段检测疾病。但是,使用无线通信传输数据将其暴露于网络攻击中,并且该数据的敏感和私人性质可能代表了攻击者的主要兴趣。在存储和计算能力有限的设备上使用传统的安全方法无效。另一方面,使用机器学习进行入侵检测可以对IOMT系统的要求提供适应性的安全响应。在这种情况下,对基于机器学习(ML)的入侵检测系统如何解决IOMT系统中的安全性和隐私问题的全面调查。为此,提供了IOMT的通用三层体系结构以及IOMT系统的安全要求。然后,出现了可能影响IOMT安全性的各种威胁,并确定基于ML的每个解决方案中使用的优势,缺点,方法和数据集。最后,讨论了在IOMT的每一层中应用ML的一些挑战和局限性,这些挑战和局限性可以用作未来的研究方向。
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超越地球轨道的人类空间勘探将涉及大量距离和持续时间的任务。为了有效减轻无数空间健康危害,数据和空间健康系统的范式转移是实现地球独立性的,而不是Earth-Reliance所必需的。有希望在生物学和健康的人工智能和机器学习领域的发展可以解决这些需求。我们提出了一个适当的自主和智能精密空间健康系统,可以监控,汇总和评估生物医学状态;分析和预测个性化不良健康结果;适应并响应新累积的数据;并提供对其船员医务人员的个人深度空间机组人员和迭代决策支持的预防性,可操作和及时的见解。在这里,我们介绍了美国国家航空航天局组织的研讨会的建议摘要,以便在太空生物学和健康中未来的人工智能应用。在未来十年,生物监测技术,生物标志科学,航天器硬件,智能软件和简化的数据管理必须成熟,并编织成精确的空间健康系统,以使人类在深空中茁壮成长。
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近年来,物联网设备的数量越来越快,这导致了用于管理,存储,分析和从不同物联网设备的原始数据做出决定的具有挑战性的任务,尤其是对于延时敏感的应用程序。在车辆网络(VANET)环境中,由于常见的拓扑变化,车辆的动态性质使当前的开放研究发出更具挑战性,这可能导致车辆之间断开连接。为此,已经在5G基础设施上计算了云和雾化的背景下提出了许多研究工作。另一方面,有多种研究提案旨在延长车辆之间的连接时间。已经定义了车辆社交网络(VSN)以减少车辆之间的连接时间的负担。本调查纸首先提供了关于雾,云和相关范例,如5G和SDN的必要背景信息和定义。然后,它将读者介绍给车辆社交网络,不同的指标和VSN和在线社交网络之间的主要差异。最后,本调查调查了在展示不同架构的VANET背景下的相关工作,以解决雾计算中的不同问题。此外,它提供了不同方法的分类,并在雾和云的上下文中讨论所需的指标,并将其与车辆社交网络进行比较。与VSN和雾计算领域的新研究挑战和趋势一起讨论了相关相关工程的比较。
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近年来,全球医学事物(IOMT)行业已经以极大的速度发展。由于IOMT网络的庞大规模和部署,安全和隐私是IOMT的关键问题。机器学习(ML)和区块链(BC)技术已大大提高了Healthcare 5.0的功能和设施,并产生了一个名为“ Smart Healthcare”的新领域。通过早期确定问题,智能医疗保健系统可以帮助避免长期损害。这将提高患者的生活质量,同时减少压力和医疗保健费用。 IOMT在信息技术领域中启用了一系列功能,其中之一是智能和互动的医疗保健。但是,将医疗数据合并到单个存储位置以训练强大的机器学习模型,这引起了人们对隐私,所有权和更加集中的遵守的担忧。联合学习(FL)通过利用集中式聚合服务器来传播全球学习模型,从而克服了前面的困难。同时,本地参与者可以控制患者信息,从而确保数据机密性和安全性。本文对与医疗保健中联邦学习纠缠的区块链技术的发现进行了全面分析。 5.0。这项研究的目的是利用区块链技术和入侵检测系统(IDS)在医疗保健5.0中构建安全的健康监测系统,以检测医疗保健网络中的任何恶意活动,并使医生能够通过医疗传感器监控患者并采取必要的措施。定期通过预测疾病。
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数十亿无线设备将在不久的将来部署,利用更快的互联网速度和更多终点所带来的终点的可能性更快。随着IOT设备的盛开,将生成可能包含用户私人信息的大量数据。与隐私问题的高通信和储存成本,越来越挑战传统的集中式超云学习和处理IOT平台的生态系统。联邦学习(FL)已成为此问题最有前途的替代方法。在FL中,数据驱动的机器学习模型的培训是多个客户端之间的协作行为,而无需将数据带到中心点,因此减轻了通信和存储成本并提供了很大程度的用户级隐私。我们讨论了FL对于IOT平台的机会和挑战,以及如何启用未来的IOT应用程序。
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智能EHealth应用程序通过遥感,连续监控和数据分析为客户提供个性化和预防性的数字医疗服务。智能EHealth应用程序从多种模态感知输入数据,将数据传输到边缘和/或云节点,并使用计算密集型机器学习(ML)算法处理数据。连续的嘈杂输入数据,不可靠的网络连接,ML算法的计算要求以及传感器 - 边缘云层之间的计算放置选择会影响ML驱动的EHEADH应用程序的效率。在本章中,我们介绍了以优化的计算放置,准确性绩效权衡的探索以及用于ML驱动的EHEADH应用程序的跨层次感觉的合作式化的技术。我们通过传感器 - 边缘云框架进行客观疼痛评估案例研究,证明了在日常设置中智能eHealth应用程序的实际用例。
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