Dissertação apresentada para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica e de Computadores, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor José Manuel Martins Ferreira

[pt] Nas últimas décadas, vários fatores socioeconômicos têm despertado o interesse por pesquisas sobre casas inteligentes e sua relação com os moradores. Dentre esses fatores, destacam-se as mudanças climáticas e a preocupação crescente com questões ambientais; a longevidade da população mundial; o uso eficiente de recursos naturais e de energia; e novas formas de gerenciar a rotina diária e o lazer. Nesse contexto, o objetivo da dissertação é propor e demonstrar um modelo para geração e seleção de concepções de casas inteligentes baseadas em soluções tecnológicas inovadoras, utilizando-se a abordagem de Design Thinking e integrando-se diversas ferramentas de gestão da inovação, incluindo a combinação de métodos multicritério de apoio à decisão. A pesquisa pode ser considerada descritiva, metodológica e participativa. Quanto aos meios de investigação, a metodologia compreendeu pesquisa bibliográfica e documental; modelagem do processo de geração e seleção de concepções de casas inteligentes baseada em Design Thinking; estudo empírico para demonstração da aplicabilidade do modelo no âmbito de um projeto de casa inteligente no Brasil (Projeto NO.V.A.). Destacam-se como principais resultados desta pesquisa um modelo conceitual desenvolvido segundo uma perspectiva mais empática, que permite colocar as pessoas no centro do desenvolvimento dos projetos de casas inteligentes; e a melhor concepção de casa inteligente para o Projeto NO.V.A., proposta segundo a abordagem de Design Thinking, com suporte de uma plataforma digital cooperativa que envolveu cerca de 35 mil pessoas de vários países, e emprego do método híbrido AHP-TOPSIS. / [en] In recent decades, several socioeconomic factors have stimulated research on smart homes and their relationship with their residents. Highlights are climate changes and the growing concern with environmental issues; longevity of the world s population; search for more efficient the use of natural resources and energy; and new habits and ways of managing daily routine and leisure. In this context, the objective of this dissertation is to propose and demonstrate a model for generation and selection of conceptions based on innovative technological solutions, adopting the Design Thinking approach, and integrating several innovation management tools, including crowdsourcing and the combination of multicriteria decision support methods. This research can be classified as descriptive, methodological, and participative. From the bibliographic and documentary review on the central themes of the research, a model based on Design Thinking approach was developed to generate and select the best conceptions of smart homes based on innovative technological solutions. Aiming to demonstrate the applicability of this model in the context of a smart home project in Brazil (NO.V.A. Project), an empirical study was carried out during the applied phase of this research. The main contributions are a conceptual model developed from a more empathic perspective, which allows people to be at the center of the development of smart home projects, and the best smart home conception based on based on innovative technological solutions for NO.VA. Project, as the main output of a Design Thinking process, which included a digital collaborative platform and the use of several innovation management tools, such as a hybrid multiple criteria decision-making method (AHP-TOPSIS).

Devido ao aumento da população idosa ou com limitações físicas/mentais é possível observar o crescimento de estudos na área de Internet das Coisas com o objetivo de monitorar a saúde e auxiliar no gerenciamento e melhora na qualidade de vida dessa parte da população. Nesse sentido, a abordagem baseada em Internet das Coisas aplicada em ambientes médicos e casas inteligentes tem o objetivo de fornecer conectividade entre o paciente e o ambiente ao seu redor, provendo mecanismos para ajudar em diagnósticos e prevenção de acidentes e/ou doenças. Nesse contexto surge a oportunidade de explorar sistemas computacionais para identificar o estado físico e emocional, em tempo real, de indivíduos com alguma limitação para monitorar a saúde; por exemplo, identificar o comportamento da rotina do usuário e emitir alertas aos familiares e/ou equipe médica sobre algum evento anormal ou identificar indícios de distúrbios emocionais. Ainda, com base na Inteligência Artificial é possível que sistemas computacionais possam aprender e se adaptar ao contexto que se encontra, por exemplo aprender e se adaptar a quantidade de exercícios e/ou estado emocional do usuário em determinadas situações, combinando conceitos tanto de Internet of Things quanto de Inteligência Artificial. Assim, este projeto tem como objetivo desenvolver e avaliar um modelo que possa: i.) identificar o estado físico e emocional do usuário; ii.) prover um mecanismo que possa monitorar de maneira inteligente as atividades do cotidiano do usuário e; iii.) explorar a abordagem de integração de dados com a utilização de múltiplos sensores IoT para uma melhor interação entre dispositivos computacionais no ambiente Health Smart Homes. / Due to the increase in the elderly population or with physical/mental limitations it is possible to observe the growth of studies in the field of Internet of Things with the objective of monitoring health and assisting in the management and improvement of the quality of life of this part of the population . In this sense, the Internet of Things approach applied in medical environments and smart homes aims to provide connectivity between the patient and the environment around them, providing mechanisms to aid in diagnosis and prevention of accidents and/or diseases. In this context the opportunity arises to explore computational systems to identify the physical and emotional state, in real time, of individuals with some limitation to monitor health; for example, identifying the behavior of the users routine and issuing alerts to family members and/or medical staff about some abnormal event or identifying evidence of emotional disturbances. Also, based on Artificial Intelligence, it is possible for computational systems to learn and adapt to the context they are in, for example learning and adapting the amount of exercises and/or emotional state of the user in certain situations, combining concepts both of Internet of Things and of Artificial Intelligence. Thus, this project aims to develop and evaluate a model that can: i) identify the physical and emotional state of the user; ii) provide a mechanism that can intelligently monitor the daily activities of the user and; iii) explore the data integration approach with the use of multiple IoT sensors for better interaction between computing devices in the Health Smart Homes environment.