Contributions to Context-Aware Smart Healthcare: A Security and Privacy Perspective
- Autores: Edgar Batista
- Directores de la Tesis: Agusti Solanas (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 274
- Tribunal Calificador de la Tesis: Julio César Hernández Castro (presid.), Francesc Serratosa Casanelles (secret.), Constantinos Patsaki (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería Informática y Matemáticas de la Seguridad por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
- español
Las tecnologías de la información y la comunicación han cambiado nuestras vidas de forma irreversible. La industria sanitaria, una de las industrias más grandes y de mayor crecimiento, está dedicando muchos esfuerzos por adoptar las últimas tecnologías en la práctica médica diaria. Por tanto, no es sorprendente que los paradigmas sanitarios estén en constante evolución en busca de servicios más eficientes, eficaces y sostenibles. En este contexto, el potencial de la computación ubicua mediante teléfonos inteligentes, relojes inteligentes, dispositivos wearables y otros dispositivos IoT ha sido fundamental para recopilar grandes volúmenes de datos, especialmente relacionados con el estado de salud y la localización de las personas. Las mejoras en las capacidades de detección junto con la aparición de redes de telecomunicaciones de alta velocidad han facilitado la implementación de entornos sensibles al contexto, como las casas y las ciudades inteligentes, capaces de adaptarse a las necesidades de los ciudadanos. La interacción entre la computación ubicua y los entornos sensibles al contexto abrió la puerta al paradigma de la salud inteligente, centrado en la prestación de servicios de salud personalizados y de valor añadido mediante la explotación significativa de grandes cantidades de datos sanitarios, de movilidad y contextuales. No obstante, la gestión de datos sanitarios, desde su recogida hasta su análisis, plantea una serie de cuestiones desafiantes debido a su naturaleza altamente confidencial. Esta tesis tiene por objetivo abordar varios retos de seguridad y privacidad dentro del paradigma de la salud inteligente. Los resultados de esta tesis pretenden ayudar a la comunidad científica a mejorar la seguridad de los entornos inteligentes del futuro, así como la privacidad de los ciudadanos con respecto a sus datos personales y sanitarios.
- català
Les tecnologies de la informació i la comunicació han canviat les nostres vides de manera irreversible. La indústria sanitària, una de les indústries més grans i de major creixement, està dedicant molts esforços per adoptar les últimes tecnologies en la pràctica mèdica diària. Per tant, no és sorprenent que els paradigmes sanitaris estiguin en constant evolució cercant serveis més eficients, eficaços i sostenibles. En aquest context, el potencial de la computació ubiqua mitjançant telèfons intel·ligents, rellotges intel·ligents i altres dispositius IoT ha esdevingut fonamental per recopilar grans volums de dades, especialment relacionats amb l'estat de salut i la ubicació de les persones. Les millores en les capacitats de detecció juntament amb l'aparició de xarxes de telecomunicacions d'alta velocitat han facilitat la implementació d'entorns sensibles al context, com les cases i les ciutats intel·ligents, capaços d'adaptar-se a les necessitats dels ciutadans. La interacció entre la computació ubiqua i els entorns sensibles al context va obrir la porta al paradigma de la salut intel·ligent, centrat en la prestació de serveis de salut personalitzats i de valor afegit mitjançant l'explotació de grans quantitats de dades sanitàries, de mobilitat i contextuals. No obstant, la gestió de dades sanitàries, des de la seva recollida fins a la seva anàlisi, planteja una sèrie de problemes desafiants a causa del seu caràcter altament confidencial. Aquesta tesi té per objectiu abordar diversos reptes de seguretat i privadesa dins del paradigma de la salut intel·ligent. Els resultats d'aquesta tesi pretenen ajudar a la comunitat científica a millorar la seguretat dels entorns intel·ligents del futur, així com la privadesa dels ciutadans respecte a les seves dades personals i sanitàries.
- English
Fastest-growing industries, is dedicating many efforts in adopting the latest technologies into daily medical practice. It is not therefore surprising that healthcare paradigms are constantly evolving seeking for more efficient, effective and sustainable services. In this context, the potential of ubiquitous computing through smartphones, smartwatches, wearables and IoT devices has become fundamental to collect large volumes of data, including people’s health status and people’s location. The enhanced sensing capabilities together with the emergence of high-speed telecommunication networks have facilitated the implementation of context-aware environments, such as smart homes and smart cities, able to adapt themselves to the citizens needs. The interplay between ubiquitous computing and context-aware environments opened the door to the so-called smart health paradigm, focused on the provision of added-value personalised health services by meaningfully exploiting vast amounts of health, mobility and contextual data.
The management of health data, from their gathering to their analysis, arises a number of challenging issues due to their highly confidential nature. In particular, this dissertation contributes to several security and privacy challenges within the smart health paradigm. More concretely, we firstly develop some contributions to context-aware environments enabling smart health scenarios. We present an extensive analysis on the security aspects of the underlying sensors and networks deployed in such environments, a novel user-centred privacy framework for analysing ubiquitous computing systems, and a complete analysis on the security and privacy challenges that need to be faced to implement cognitive cities properly. Second, we contribute to process mining, a popular analytical field that helps analyse business processes within organisations. Despite its popularity within the healthcare industry, we address two major issues: the high complexity of healthcare processes and the scarce research on privacy aspects. Regarding the first issue, we present a novel process discovery algorithm with a built-in heuristic that simplifies complex processes and, regarding the second, we propose two novel privacy-preserving process mining methods, which achieve a remarkable trade-off between accuracy and privacy. Last but not least, we present some smart health applications, namely a context-aware recommender system for routes, a platform supporting early mobilisation programmes in hospital settings, and a health-oriented geographic information system.
The results of this dissertation are intended to help the research community to enhance the security of the intelligent environments of the future as well as the privacy of the citizens regarding their personal and health data.
- español
