Defining an actor ontology for increasing energy efficiency and user comfort in smart homes

Abstract

In den letzten Jahren haben Smart Homes immer mehr an Bedeutung gewonnen. Ein Smart Home, oder auch Intelligentes Wohnen, offeriert seinen Bewohnern diverse Vorteile, wie zum Beispiel: (i) gesteigerte Energieeffizienz, (ii) reduzierte Wohnkosten und (iii) Unterstützung im Alltag. Als Teil eines Forschungsprojektes namens ThinkHome, ein auf Ontologien und künstlicher Intelligenz basierendes Smart Home, zielt die vorliegende Diplomarbeit auf die Definition einer Ontologie zur Speicherung von Präferenzen von Smart Home Akteuren ab. Hierzu werden zunächst die verschiedenen Typen von Präferenzen klassifiziert und deren Abhängigkeiten untereinander untersucht, um danach die Verbindungen zu anderen bereits existierenden Ontologien des ThinkHome Systems definieren zu können. Ebenso werden im Zuge dessen die Anknüpfungspunkte zu verwandten bzw. nützlichen externen Wissensbasen gesucht und diese gegebenenfalls integriert. Um die effiziente Entwicklung der angestrebten Ontologie gewährleisten zu können, werden unterschiedliche Entwicklungsansätze für Ontologien untersucht und schlussendlich ein Ansatz mit dem Namen METHONTOLOGY genauer beschrieben und verwendet. Nachdem die Actor Preferences Ontology, welche es ermöglicht Präferenzen zu speichern, neue abzuleiten bzw. sie zu planen entwickelt wurde, werden zusätzlich diverse aktuelle Ontology Reasoner basierend auf relevanten Aufgaben evaluiert. Dies ist notwendig um bei der Wahl des Ontology Reasoners, welcher für die Ableitung neuen Wissens im Rahmen des ThinkHome Projekts verantwortlich sein soll, jenen auswählen zu können, der für die Smart Home Domäne am besten geeignet ist.

In the last years, the topic of smart home environments has gained more and more attention. Such an intelligent home offers several advantages to its users such as (i) increased energy efficiency, (ii) cost reduction or (iii) supporting them in their daily life. As part of a project called ThinkHome, an ontology-based intelligent home which utilizes artificial intelligence to improve control of home automation functions provided by dedicated automation systems, the present thesis aims at defining an actor preferences ontology which stores information about preferences of respective users. After classifying the different kinds of preferences and investigating the dependencies among them, relations to other already existing ontologies of the ThinkHome system as well as links to suitable external ontologies will be investigated. In order to be able to efficiently build the desired ontology, several ontology development approaches are explored and based on the principles of an approach called METHONTOLGY, the Actor Preferences Ontology, which enables the possibility to store, infer and schedule preferences and activities of actors within a smart home environment will be carried out. As addition to the development of a comprehensive ontology covering the domain of actor preferences, several state-of-the-art ontology reasoners will be evaluated, using domain-related reasoning tasks. The results of this evaluation can then be used to find the most suitable and best performing ontology reasoner for inferring new knowledge within the domain of the ThinkHome system.