Framtidas pasienter kan få koblet på seg sensorer som overvåker om de kommer seg etter en operasjon. Sensorene kan måle ulike kroppsfunksjoner og sende informasjonen videre til helsepersonell via trådløse nett.

Og det kan bli mange sensorer, til ulike formål.

– Elektrokardiogram, EKG, som måler hjertes elektriske aktivitet, består for eksempel av tolv elektroder som har én sensor hver. I tillegg kan det være sensorer for blodtrykk, puls, temperatur, og så videre, sier professor Einar Broch ved Universitetet i Oslo (UiO).

– Til sammen kan det være så mange som tjue sensorer. De fleste av disse er veldig små, og kan være integrert i pasientens klær eller smykker.

Sensorbegrensninger

Det er imidlertid en hel rekke utfordringer som må løses før det blir vanlig å samle inn data på denne måten fra pasienter som er hjemme eller på sykehus.

– En av utfordringene er at sensorer, som er veldig små datamaskiner, har begrenset prosessorkraft. Det er viktig å utnytte prosessorkraften på en måte som gjør at helsepersonell får nyttig informasjon fra sensorene. En annen utfordring er at sensorene har begrenset batterikapasitet, sier Johnsen.

Johnsen har ledet et femårig forskningsprosjekt der de bidratt til å løse disse utfordringene.

UiO-forskerne har samarbeidet tett med Intervensjonssenteret ved Oslo universitetssykehus som kan bruke kunnskapen videre i utviklingen av sine produkter og tjenester.

– Det er en overordnet målsetting å hjelpe pasienter til å komme hjem fra sykehuset fortere, siden det er det beste for pasientens helse, sier Johnsen.

Sensorene kommuniserer

I tillegg til å sende informasjon til helsepersonell, må sensorene også kommunisere med hverandre.

For at kommunikasjonen mellom sensorene skal være effektiv og gi mening, må sensorene forstå meningsinnholdet, det vil si semantikken, i signalene de sender til hverandre.

– Standardløsningene som finnes i dag handler hovedsakelig om hvordan kommunikasjonen skal foregå rent fysisk, men ikke om semantikken i informasjonen som sendes, sier Johnsen.

– Dataene som blir sendt fra kroppen, kan være data fra hver av sensorene eller prosesserte data der målinger er kombinert. En av sensorene kan ha som oppgave å sende informasjon videre slik at informasjonen som kommer fram til sykepleier eller lege er forståelig, forteller Johnsen.

Reduserer energibruket

Informasjonen må tilpasses sensorenes batterikapasitet. Johnsen og hans kolleger har utviklet protokoller - oppsett av regler for sensorenes arbeid - som gjør at kommunikasjonen organiseres slik at den sendes på en energibesparende måte.

Det bidrar til at man slipper å bytte batteri på sensorene så ofte.

– For en pacemaker, som er en sensor som er inne i kroppen, er det krav om at batteriene må holde i ti år. En pacemaker sender ikke meldinger veldig ofte sammenlignet med mange andre sensorer, sier Johnsen.

– For at sensorer som sender mange meldinger, skal kunne være små nok til ikke å være i veien og for eksempel kunne integreres i pasientens klær, må energiforbruket reduseres så mye som mulig.

Strenge tidskrav

Johnsen forteller at det som koster mest i form av energi, er å sende meldinger trådløst. Derfor har de jobbet med å la sensorene være medlem av grupper som samarbeider om å videreformidle informasjon. Slik bruker de mindre energi.

Hvor stor prosessorkraft en jobb skal få tildelt, er et annet viktig aspekt av forskningen.

– Jo mer prosessorkraft man gir til jobben, om det så er å måle temperatur eller bearbeide dataene, desto raskere utfører sensoren oppgaven. Det er strenge tidskrav. Man må for eksempel måle temperatur med en viss regelmessighet, forklarer Johnsen.

Relevant for nettskyer

Ifølge Johnsen kan deres tilnærming til å modellere og analysere sensornettverk, også brukes for å få mer effektive tjenester via nettskyer, noe de vil jobbe videre med.

I nettskyer er det store maskiner, men de har de samme utfordringene som de små sensorer, med hensyn til tilgang på prosesseringskraft. Forskjellen er at man kan skaffe mer prosessorkraft i skyen.

– I skyen går tjenestekvalitet ned dersom det går saktere. Dersom man ønsker å forbedre tjenesten man tilbyr via nettskyer, kan man for eksempel beregne hva man får igjen for å doble prosessorkraften, forteller Johnsen.

– Slik kan man finne ut hvor mye prosessorkraft det lønner seg å leie med hensyn til den tjenestekvaliteten man ønsker å levere, som for eksempel responstid.

Også de som utvikler nye dataprogrammer kan ha glede av forskningen, ifølge Johnsen. De kan bruke metodene som er utviklet, til å estimere ressursbehov og slik utvikle mer effektive programmer.