Personalisation in Cyber-Physical-Social Systems (CPSS) - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Personalisation in Cyber-Physical-Social Systems (CPSS)

Personnalisation dans les systèmes Cyber-Sociaux Physiques

Résumé

The notion of Cyber-Physical-Social system (CPSS) is an emerging concept developed as a result of the need to understand the impact of Cyber-Physical Systems (CPS) on humans and vice versa. The concept of CPSS has been around for over a decade now, and it has gained increasing attention over the past few years. Nevertheless, its conceptualisation has always been use-case dependent and there is no generic view as most works focus on specific domains of application. Despite the notion that CPSS is still in its infancy, the evolution to incorporate human aspects in the CPS research has unlocked many research challenges. CPSS environments are often regarded as physical and virtual places of interaction that humans and sensor-enabled smart devices cohabitate. Thus, the social aspect is tightly coined with the presence of a human in the vicinity of the so-called smart devices either serving as a source of information or consuming a service. The prominent aim of this paradigm shift is to ultimately ensure a seamless human-machine interaction experience. Hence, the newly introduced social part largely resides in how machines perceive and respond to humans’ interaction responses. This constitutes complex emotional, cognitive and behavioural facets. However, none of the existing works provides a comprehensive representation of such aspects. It is also evident that the evolution towards a more and more pervasiveness of technology is gradually increasing the complexity of CPSS environments. Especially since the rationale behind the CPSS paradigm is to bring humans to the centre of the interaction experience, system designs should carefully address various aspects of social dynamics. Nevertheless, ensuring a seamless experience in such a context is not a trivial task. Particularly because it is often a subjective experience that is largely influenced by individual preferences, interests, needs and capabilities varying from one person to another. This plays a crucial role in determining users' quality of experience. Additionally,, the actions and behaviours of people within a CPSS are also reflections of their unique personalities shaped over time through personal experiences, knowledge, and different environmental factors that are not yet fully understood. Therefore, recognising personal preferences, interests, limitations and opportunities of individuals become one of the necessities to ensure a seamless interaction within a CPSS. This positions the notion of personalisation at the heart of the CPSS paradigm. In this context the objective of the thesis is primary to provide a theoretical contribution in formalising the concept of CPSS, thereby establishing a domain-independent understanding of the paradigm. Subsequently, to propose a novel personalisation approach in the context of CPSS by taking into account the overall systemic complexities which is not the case of current approaches. Finally to evaluate the proposed approach in selected case studies.
La notion de système cyber-physique-social (CPSS) est un concept émergent développé suite à la nécessité de comprendre l'impact des systèmes cyber-physiques (CPS) sur les humains et vice versa. Le concept de SSPC existe depuis plus d'une décennie maintenant, et il a suscité une attention croissante au cours des dernières années. Néanmoins, sa conceptualisation a toujours été dépendante du cas d'utilisation et il n'existe pas de vision générique, la plupart des travaux se concentrant sur des domaines d'application spécifiques. Bien que le SSPC n'en soit qu'à ses débuts, l'évolution vers l'intégration des aspects humains dans la recherche sur les SSPC a permis de relever de nombreux défis de recherche. Les environnements CPSS sont souvent considérés comme des lieux d'interaction physiques et virtuels où cohabitent des humains et des dispositifs intelligents équipés de capteurs. Ainsi, l'aspect social est étroitement lié à la présence d'un être humain à proximité des dispositifs intelligents, soit en tant que source d'information, soit en tant que consommateur d'un service. L'objectif principal de ce changement de paradigme est de garantir une expérience d'interaction homme-machine sans faille. Par conséquent, la partie sociale nouvellement introduite réside en grande partie dans la façon dont les machines perçoivent et répondent aux réactions d'interaction des humains. Cela constitue des facettes émotionnelles, cognitives et comportementales complexes. Cependant, aucun des travaux existants ne fournit une représentation complète de ces aspects. Il est également évident que l'évolution vers une technologie de plus en plus omniprésente accroît progressivement la complexité des environnements du SSPC. D'autant plus que la raison d'être du paradigme du SSPC est de placer l'être humain au centre de l'expérience d'interaction, les conceptions de systèmes doivent tenir compte des divers aspects de la dynamique sociale. Néanmoins, garantir une expérience sans faille dans un tel contexte n'est pas une tâche triviale. En particulier parce qu'il s'agit souvent d'une expérience subjective, largement influencée par les préférences, les intérêts, les besoins et les capacités de chacun, qui varient d'une personne à l'autre. Cela joue un rôle crucial dans la détermination de la qualité de l'expérience des utilisateurs. En outre, les actions et les comportements des personnes au sein d'un SSPC sont également le reflet de leur personnalité unique, façonnée au fil du temps par des expériences personnelles, des connaissances et différents facteurs environnementaux qui ne sont pas encore totalement compris. Par conséquent, la reconnaissance des préférences personnelles, des intérêts, des limites et des opportunités des individus devient l'une des nécessités pour assurer une interaction sans faille au sein d'un SSPC. Cela place la notion de personnalisation au cœur du paradigme du SSPC. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse est d'abord de fournir une contribution théorique à la formalisation du concept de SSPC, établissant ainsi une compréhension du paradigme indépendante du domaine. Ensuite, de proposer une nouvelle approche de personnalisation dans le contexte du SSPC en prenant en compte les complexités systémiques globales, ce qui n'est pas le cas des approches actuelles. Enfin, évaluer l'approche proposée dans des études de cas sélectionnées.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-03367875 , version 1 (06-10-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03367875 , version 1

Citer

Bereket Abera Yilma. Personalisation in Cyber-Physical-Social Systems (CPSS). Computer Science [cs]. Université de Lorraine; Luxembourg Institute of Science and Technology, 2021. English. ⟨NNT : 2021LORR0130⟩. ⟨tel-03367875⟩
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