Artificial Intelligence to Solve Pervasive

Internet of Things Issues - eBook PDF

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 Artificial Intelligence to
Solve Pervasive Internet of
Things Issues
 Artificial Intelligence to
Solve Pervasive Internet of
Things Issues

Edited by
Gurjit Kaur
Department of Electronics and Communication Engineering,
Delhi Technological University, Delhi, India

Pradeep Tomar
Department of Computer Science and Engineering, University School of Information
and Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India

Marcus Tanque
Department of Computer Networks and Cybersecurity Programs,
Washington, DC, United States
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Publisher: Mara Conner

Acquisitions Editor: Chris Katsaropoulos
Editorial Project Manager: Amy Moone
Production Project Manager: Swapna Srinivasan
Cover Designer: Christian J. Bilbow

Typeset by MPS Limited, Chennai, India

Contents

List of contributors ............................................................................................................................. xiii

About the editors ............................................................................................................................... xvii
Preface ................................................................................................................................................ xxi

CHAPTER 1 Impact of Artificial Intelligence on Future

Green Communication........................................................................... 1
Akanksha Srivastava, Mani Shekhar Gupta and Gurjit Kaur
1.1 Introduction ................................................................................................................ 1
1.2 The History of Artificial Intelligence ........................................................................ 1
1.3 A Road Map of Using Artificial Intelligence for Green Communication................ 4
1.4 Key Technologies to Make 5G in Reality Using Artificial Intelligence .................. 6
1.5 Features of Artificial Intelligence-Based Green Communication............................. 9
1.6 Conclusion ................................................................................................................ 10
Acknowledgment ...................................................................................................... 11
References................................................................................................................. 11

CHAPTER 2 Knowledge Representation and Reasoning in AI-Based

Solutions and IoT Applications .......................................................... 13
Marcus Tanque
2.1 Introduction .............................................................................................................. 13
2.2 Background............................................................................................................... 13
2.3 Knowledge Representation and Reasoning ............................................................. 14
2.4 Knowledge Inference, Forward and Backward Chaining, and KL-One
Languages................................................................................................................. 15
2.5 Artificial Intelligence ............................................................................................... 16
2.6 Artificial Intelligence for Information Technology................................................. 17
2.7 AI, KRR and IoT Functions..................................................................................... 18
2.8 Artificial Intelligence Applications and Tools ........................................................ 19
2.9 Machine Learning and Deep Learning .................................................................... 20
2.10 Robotic Process Automation.................................................................................... 20
2.11 Internet of Things..................................................................................................... 22
2.12 Natural-Language Understanding and Interpretation .............................................. 24
2.13 Learning Using Privileged Information................................................................... 25
2.14 Picture Archiving and Communication System ...................................................... 26
2.15 Infrastructure-Based Mobile Networks.................................................................... 26
2.16 Dynamically Created Mobile Ad Hoc Networks .................................................... 28
2.17 Intelligent Agents, Conversational and Natural Intelligence .................................. 28

v
vi Contents

2.18 Advanced Metering Infrastructure ........................................................................... 29

2.19 Distributed Automation Networks ........................................................................... 31
2.20 Optical Character Recognition and Human Minds ................................................. 31
2.21 Simple Neural and Biological Neural Networks ..................................................... 32
2.22 Machine Intelligence Learning and Deep Learning ................................................ 33
2.23 Upper Ontology and Machine Translation .............................................................. 34
2.24 Frame Problem and CycL Projects and Semantic................................................... 34
2.25 Presenting, Reasoning, and Problem Solving.......................................................... 35
2.26 Simple Neural Networks, Artificial Neural Networks ............................................ 36
2.27 Contextual Artificial Intelligence Perspectives ....................................................... 37
2.28 Complex Artificial Intelligence Systems................................................................. 39
2.29 The Impact of Smart Dust on IoT Technology ....................................................... 40
2.30 The Next Generation of Computers and Functional Trends ................................... 43
2.31 Conclusion and Future Reading............................................................................... 44
References................................................................................................................. 45
Further reading ......................................................................................................... 48
CHAPTER 3 Artificial Intelligence, Internet of Things,
and Communication Networks............................................................ 51
Garima Singh and Gurjit Kaur
3.1 Introduction .............................................................................................................. 51
3.2 Machine Learning/Artificial Intelligence-Assisted Networking ............................. 52
3.3 Artiticial Intelligence in Communication Networks ............................................... 52
3.4 Transforming Optical Industries by Artificial Intelligence..................................... 54
3.5 Artificial Intelligence in Optical Transmission ....................................................... 55
3.6 Artificial Intelligence in Optical Networking.......................................................... 56
3.7 Advantages of Machine Learning in Networking ................................................... 57
3.8 Optical Technologies to Support Internet of Things............................................... 58
3.9 Applications of Internet of Things with Optical Technologies .............................. 59
3.10 Conclusion ................................................................................................................ 60
References................................................................................................................. 61
CHAPTER 4 AI and IoT Capabilities: Standards, Procedures,
Applications, and Protocols ............................................................... 67
Aditya Pratap Singh and Pradeep Tomar
4.1 Introduction .............................................................................................................. 67
4.2 Internet of Things..................................................................................................... 68
4.3 Artificial Intelligence ............................................................................................... 79
4.4 Conclusion ................................................................................................................ 81
References................................................................................................................. 82
 Contents vii

CHAPTER 5 Internet of Intelligent Things: Injection of

Intelligence into IoT Devices ............................................................. 85
Simar Preet Singh, Arun Solanki, Tarana Singh and Akash Tayal
5.1 Introduction .............................................................................................................. 85
5.2 Methodology............................................................................................................. 86
5.3 Architecture of Internet of Things ........................................................................... 86
5.4 Security and Privacy ................................................................................................ 88
5.5 Artificial Intelligence and Internet of Things.......................................................... 90
5.6 Applications of Internet of Things........................................................................... 92
5.7 Conclusion and Future Directions ........................................................................... 96
References................................................................................................................. 97
CHAPTER 6 Artificial Intelligence and Machine Learning
Applications in Cloud Computing and Internet of Things ............... 103
Mamata Rath, Jyotirmaya Satpathy and George S. Oreku
6.1 Introduction ............................................................................................................ 103
6.2 Application of Machine Learning in Different Sectors of Society....................... 106
6.3 Artificial Intelligence with Multiple Application Fields....................................... 111
6.4 Application of Internet of Things in Medical Field .............................................. 117
6.5 Conclusion .............................................................................................................. 118
References............................................................................................................... 119
Further Reading ...................................................................................................... 123
CHAPTER 7 Knowledge Representation for Causal Calculi on
Internet of Things.............................................................................. 125
Phillip G. Bradford, Himadri N. Saha and Marcus Tanque
7.1 Introduction ............................................................................................................ 125
7.2 Background............................................................................................................. 125
7.3 Knowledge Representation .................................................................................... 126
7.4 Dynamic Knowledge Representation..................................................................... 126
7.5 Intersection of Knowledge Representation, Causal Calculus,
and Internet of Things............................................................................................ 126
7.6 First-Order Logic and Predicate Calculus for KR, CC, and IoT .......................... 127
7.7 Structural Causal Model......................................................................................... 128
7.8 Pearl’s Do-Calculus................................................................................................ 129
7.9 Pearl’s Do-Operator ............................................................................................... 130
7.10 Pearl’s Bayesian Networks .................................................................................... 130
7.11 Halpern Pearl Causality........................................................................................ 132
7.12 Shafer’s Probability Trees...................................................................................... 134
7.13 CP-Logic from Prolog and ProbLog...................................................................... 136
7.14 Probabilities and Causal Relationships.................................................................. 140
viii Contents

7.15 Mathematical Rules for Do-Calculus .................................................................... 141

7.16 Bayesian Networks................................................................................................. 142
7.17 Simulation and Equivalence Class......................................................................... 142
7.18 Future Research Direction ..................................................................................... 143
7.19 Conclusion .............................................................................................................. 143
References............................................................................................................... 144
Further reading ....................................................................................................... 145
CHAPTER 8 Examining the Internet of Things Based Elegant
Cultivation Technique in Digital Bharat........................................... 147
Rajeev Kr. Sharma, Rupak Sharma and Navin Ahlawat
8.1 Introduction ............................................................................................................ 147
8.2 Internet of Things................................................................................................... 147
8.3 Issues to Consider Before Designing Your Elegant Farming Solution ................ 152
8.4 Applications of Internet of Things in Agriculture................................................. 154
8.5 Why Will Internet of Things?................................................................................ 157
8.6 Future of Internet of Things in Agriculture........................................................... 157
8.7 Conclusion .............................................................................................................. 158
References............................................................................................................... 159

CHAPTER 9 Machine Learning and Internet of Things for

Smart Processing.............................................................................. 161
Ramgopal Kashyap
9.1 Introduction ............................................................................................................ 161
9.2 Information Labeling and Information Segmentation ........................................... 162
9.3 Machine Learning Tools ........................................................................................ 163
9.4 Computer Vision and Neural Network .................................................................. 168
9.5 Challenges and Solutions ....................................................................................... 170
9.6 Research Questions ................................................................................................ 173
9.7 Examination and Results........................................................................................ 176
9.8 Web and Image Mining ......................................................................................... 178
9.9 Image Mining for Medical Diagnosis.................................................................... 179
9.10 Conclusion .............................................................................................................. 179
References............................................................................................................... 180

CHAPTER 10 Intelligent Smart Home Energy Efficiency Model

Using Artificial Intelligence and Internet of Things........................ 183
Harpreet Kaur, Simar Preet Singh, Supreet Bhatnagar
and Arun Solanki
10.1 Introduction ............................................................................................................ 183
10.2 Literature Review................................................................................................... 184
10.3 Energy Efficiency Model ....................................................................................... 188
 Contents ix

10.4 Need for Energy-Efficient Intelligent Smart Home Model .................................. 190
10.5 Basic Terminology Used........................................................................................ 191
10.6 Components of Proposed Model............................................................................ 193
10.7 Working of Proposed Model.................................................................................. 193
10.8 Technology Used in Making the Proposed Model................................................ 195
10.9 Comparison Between Models ................................................................................ 199
10.10 Advantages of Proposed Model ............................................................................. 199
10.11 Applications of Proposed Model ........................................................................... 199
10.12 Conclusion and Future Scope ................................................................................ 204
References............................................................................................................... 205

CHAPTER 11 Adaptive Complex Systems: Digital Twins....................................... 211

Tony Clark and Vinay Kulkarni
11.1 Complex Systems ................................................................................................... 211
11.2 Approaches to Complex System Engineering ....................................................... 212
11.3 Digital Twins.......................................................................................................... 213
11.4 Technology for Digital Twins................................................................................ 221
11.5 Case Study.............................................................................................................. 231
11.6 Conclusion and Research Roadmap ...................................................................... 237
References............................................................................................................... 237

CHAPTER 12 Artificial Intelligence Powered Healthcare Internet

of Things Devices and Their Role .................................................... 239
Pranjit Deka, Garima Singh and Gurjit Kaur
12.1 Introduction ............................................................................................................ 239
12.2 Role of Internet of Things in Healthcare............................................................... 239
12.3 Ease of Treatment .................................................................................................. 241
12.4 Uses for Healthcare Establishments ...................................................................... 242
12.5 Encountering Possible Challenges and Vulnerabilities ......................................... 243
12.6 Innovation and Business Perspective of Internet .................................................. 244
12.7 Robotics and Nanotechnology Amalgamation ...................................................... 246
12.8 The Implication of Nanotechnology ...................................................................... 247
12.9 Complementing Government Schemes.................................................................. 248
12.10 Conclusion .............................................................................................................. 249
Reference ................................................................................................................ 250

CHAPTER 13 IoIT: Integrating Artificial Intelligence With IoT to

Solve Pervasive IoT Issues .............................................................. 251
Lakshita Aggarwal, Prateek Singh, Rashbir Singh and Latika Kharb
13.1 Introduction ............................................................................................................ 251
13.2 Conclusion .............................................................................................................. 266
References............................................................................................................... 267
x Contents

CHAPTER 14 Intelligent Energy-Oriented Home .................................................... 269

Zita Vale, Luı´s Gomes, Pedro Faria and Carlos Ramos
14.1 Introduction ............................................................................................................ 269
14.2 Smart Homes, Ambient Intelligence, and Smart Grids......................................... 270
14.3 Architecture for an Intelligent Energy-Oriented Home ........................................ 272
14.4 Implementation of Systems for Illustration of Intelligent Behaviors
in an Intelligent Energy-Oriented Home ............................................................... 275
14.5 Test and Analysis of the Intelligent Energy-Oriented Home................................ 282
14.6 Conclusions and Further Developments ................................................................ 286
Acknowledgments .................................................................................................. 287
References............................................................................................................... 287
Further Reading ...................................................................................................... 289
CHAPTER 15 Corporate Cybersecurity Strategy to Enable Artificial
Intelligence and Internet of Things.................................................. 291
Michele Myauo
15.1 Introduction ............................................................................................................ 291
15.2 Cybersecurity.......................................................................................................... 292
15.3 Understanding the Cyber-Adversarial System ...................................................... 293
15.4 Threat Vectors: Internal and External Threats ...................................................... 294
15.5 Nonmalicious Noncompliance ............................................................................... 294
15.6 Malicious Noncompliance...................................................................................... 294
15.7 Financially Motivated Cyber-Attackers................................................................. 295
15.8 Ideologically and Politically Motivated Cyber-Attackers..................................... 295
15.9 Anatomy of a Cyber-Attack................................................................................... 296
15.10 Why Cybersecurity and Why Corporate Strategy................................................. 298
15.11 Cybersecurity Laws................................................................................................ 298
15.12 Causes of Cybersecurity Inertia ............................................................................. 300
15.13 Three I’s of Corporate Cybersecurity Strategy ..................................................... 300
15.14 Cybersecurity Systems Engineering ...................................................................... 301
15.15 Enterprise Architecture Frameworks ..................................................................... 302
15.16 Zachman Framework.............................................................................................. 302
15.17 US Department of Defense Architecture Framework ........................................... 303
15.18 Service-Oriented Architecture ............................................................................... 304
15.19 Cybersecurity IT Portfolio Management ............................................................... 304
15.20 Smarter Cybersecurity Leveraging Artificial Intelligence .................................... 306
15.21 IoT and Growing Cybersecurity Risk.................................................................... 306
15.22 The Change Management Challenge..................................................................... 308
15.23 Cybersecurity Expertise ......................................................................................... 308
15.24 Assess Current State............................................................................................... 309
15.25 Making Cyber Part of Corporate Strategy............................................................. 310
References............................................................................................................... 312
 Contents xi

CHAPTER 16 Role of Artificial Intelligence and the Internet of Things in

Agriculture......................................................................................... 317
Garima Singh, Anamika Singh and Gurjit Kaur
16.1 Introduction ............................................................................................................ 317
16.2 Artificial Intelligence in Agriculture ..................................................................... 318
16.3 Components of Artificial Intelligence Required in Agriculture ........................... 318
16.4 Role of Machine Learning in Agriculture ............................................................. 320
16.5 Models for Farmers Services ................................................................................. 322
16.6 Internet of Things Applications in Agriculture ..................................................... 323
16.7 Currently Used Artificial Intelligence ................................................................... 326
16.8 Challenges with Artificial Intelligence and Internet of Things in Agriculture .... 328
16.9 Conclusion .............................................................................................................. 328
References............................................................................................................... 329

CHAPTER 17 Integrating Artificial Intelligence/Internet of Things

Technologies to Support Medical Devices and Systems ................ 331
Priya Singh, Garima Singh and Gurjit Kaur
17.1 Introduction—Medical Devices and Healthcare Systems ..................................... 331
17.2 Problems in Conventional Medical Systems ......................................................... 331
17.3 Categories of Medical Devices .............................................................................. 332
17.4 Internet of Things/Artificial Intelligence in Medical Devices
and Healthcare........................................................................................................ 333
17.5 Enabling Technologies of Internet of Things in Medical Devices
and Systems............................................................................................................ 335
17.6 Monitoring Using Internet of Things/Artificial Intelligence in
Medical Devices and System ................................................................................. 337
17.7 Critical Issues and Challenges of Internet of Things in Medical
Devices and Systems.............................................................................................. 338
17.8 IoT Medical Devices and System Security ........................................................... 340
17.9 Scalability ............................................................................................................... 343
17.10 Conclusion .............................................................................................................. 347
References............................................................................................................... 347
CHAPTER 18 Machine Learning for Optical Communication to Solve
Pervasive Issues of Internet of Things ............................................ 351
Dushyant Singh Chauhan and Gurjit Kaur
18.1 Introduction ............................................................................................................ 351
18.2 Machine Learning Techniques............................................................................... 351
18.3 Machine Learning Techniques Used in Optical Communication ......................... 353
18.4 Machine Learning in Physical Layer..................................................................... 353
18.5 Machine Learning in Network Layer .................................................................... 358
18.6 Conclusion .............................................................................................................. 363
References............................................................................................................... 364
xii Contents

CHAPTER 19 Impact of Artificial Intelligence to Solve Pervasive Issues

of Sensor Networks of Internet of Things ........................................ 367
Akanksha Srivastava, Mani Shekhar Gupta and Gurjit Kaur
19.1 Introduction ............................................................................................................ 367
19.2 Sensor Network Technology.................................................................................. 368
19.3 Pervasive Issues Related to Sensor Networks ....................................................... 371
19.4 Role of Artificial Intelligence to Solve Pervasive Issues of Sensor Network...... 374
19.5 Features of Artificial Intelligence in the Internet of Things Revolution.............. 374
19.6 Conclusion .............................................................................................................. 375
Acknowledgment .................................................................................................... 375
References............................................................................................................... 375
CHAPTER 20 Principles and Foundations of Artificial Intelligence
and Internet of Things Technology .................................................. 377
Harshit Bhardwaj, Pradeep Tomar, Aditi Sakalle and Uttam Sharma
20.1 Introduction ............................................................................................................ 377
20.2 Background............................................................................................................. 378
20.3 Existing Technologies in Artificial Intelligence and Internet of Things .............. 380
20.4 Future of Artificial Intelligence and Internet of Things ....................................... 388
20.5 Conclusion .............................................................................................................. 389
References............................................................................................................... 390

Index .................................................................................................................................................. 393

List of contributors

Lakshita Aggarwal
Jagan Institute of Management Studies, Rohini, New Delhi, India
Navin Ahlawat
SRM University, NCR Campus, Modinagar, India
Harshit Bhardwaj
Department of Computer Science and Engineering, University School of Information and
Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India
Supreet Bhatnagar
Electronics and Communication Engineering Department, Chandigarh University, Mohali, India
Phillip G. Bradford
University of Connecticut Stamford, Stamford CT, United States
Dushyant Singh Chauhan
Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi Technological University,
Delhi, India
Tony Clark
School of Engineering and Applied Science, University of Aston, Birmingham, United Kingdom
Pranjit Deka
Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi Technological University,
Delhi, India
Pedro Faria
Polytechnic of Porto, Porto, Portugal
Luı́s Gomes
Polytechnic of Porto, Porto, Portugal
Mani Shekhar Gupta
Department of Electronics and Communication Engineering, National Institute of Technology,
Hamirpur, India; Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi
Technological University, Delhi, India
Ramgopal Kashyap
Amity School of Engineering and Technology, Amity University Chhattisgarh, Raipur, India
Gurjit Kaur
Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi Technological University,
Delhi, India
Harpreet Kaur
Computer Science and Engineering Department, Chandigarh University, Mohali, India
Latika Kharb
Jagan Institute of Management Studies, Rohini, New Delhi, India

xiii
xiv List of contributors

Vinay Kulkarni
Software Systems & Services Research, TCS Research, Pune, India
Michele Myauo
Microsoft, Reston, VA, United States
George S. Oreku
Tanzania Industrial Research and Development Organizational, Open University of Tanzania,
Tanzania
Carlos Ramos
Polytechnic of Porto, Porto, Portugal
Mamata Rath
School of Management (IT), Birla Global University, Bhubaneswar, India
Himadri N. Saha
Department of Computer Science, Surendranath Evening College, Calcutta University, Kolkata,
India
Aditi Sakalle
Department of Computer Science and Engineering, University School of Information and
Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India
Jyotirmaya Satpathy
Academics Department National Defence Academy, Pune, India
Rajeev Kr. Sharma
SRM University, NCR Campus, Modinagar, India
Rupak Sharma
SRM University, NCR Campus, Modinagar, India
Uttam Sharma
Department of Computer Science and Engineering, University School of Information and
Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India
Aditya Pratap Singh
Ajay Kumar Garg Engineering College, Ghaziabad, India
Anamika Singh
Gautam Buddha University, Greater Noida, India
Garima Singh
Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi Technological University,
Delhi, India
Prateek Singh
Jagan Institute of Management Studies, Rohini, New Delhi, India
Priya Singh
Indira Gandhi Delhi Technical University for Women, Delhi, India
Rashbir Singh
RMIT- Royal Melbourne Institute of Technology, Melbourne, Australia
 List of contributors xv

Simar Preet Singh

Department of Computer Science and Engineering, Chandigarh Engineering College (CEC),
Landran, Mohali, India
Tarana Singh
School of Information and Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater
Noida, India
Arun Solanki
School of Information and Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater
Noida, India
Akanksha Srivastava
Department of Electronics and Communication Engineering, Delhi Technological University,
Delhi, India
Marcus Tanque
Independent Researcher, United States
Akash Tayal
Indira Gandhi Delhi Technological University for Women, Delhi, India
Pradeep Tomar
Department of Computer Science and Engineering, University School of Information and
Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India
Zita Vale
Polytechnic of Porto, Porto, Portugal
About the editors

Dr. Gurjit Kaur

Associate Professor, Department of Electronics and Communication
Engineering, Delhi Technological University, Shahbad Daulatpur, Delhi,
India
E-mail: gurjeet_kaur@rediffmail.com

Dr. Gurjit Kaur is an Associate Professor in the Department of

Electronics and Communication Engineering at the Delhi Technological
University (DTU), Delhi, India. She has been a topper throughout her aca-
demic education. As a testimonial to the same, she has been awarded by
the Chief Minister S. Prakash Singh Badal for being the topper in Punjab.
After that, she was awarded a “Gold Medal” by the former President of India Dr. A.P.J. Abdul
Kalam for being the overall topper of the Punjab Technical University, Jalandhar in B.Tech pro-
gram. She also received an honor by Guru Harkrishan Education Society for being a topper among
all the colleges and all the disciplines of PTU, Jalandhar. She then proceeded to PEC University of
Technology, Chandigarh to complete her M.Tech in 2003 and also earned her PhD degree from
Panjab University, Chandigarh in 2010 with distinction.
She has spent over 17 years of her academic career toward research and teaching in the field of
Electronics and Communication in well-reputed institutes such as PEC University of Technology,
Punjab University, Jaypee Institute of Information and Technology, Gautam Buddha University,
and Delhi Technological University, Delhi. During this academic tenure, she has guided 4 PhD stu-
dents and more than 50 M.Tech students. Her research interests mainly include optical CDMA,
wireless communication system, high-speed interconnect, and IoT. She has also authored four
books at the international and national level. Her three books, that is, “Green and Smart
Technologies for Smart Cities,” “Handbook of Research on Big Data and the IoT,” and
“Examining Cloud Computing Technologies Through the Internet of Things,” were published by
CRC & IGI-Global, International Publisher of Progressive Information Science and Technology
Research in 2019, 2018, and 2017, respectively. She also authored a national level book entitled
“Optical Communication,” which was published by Galgotia Publications. Apart from that She con-
tributed various book chapters in well-renowned publishers books, that is, IGI, Springer, CRC, etc.
She has presented her research work as short courses/tutorials in many national and international
conferences.
In recognition of her outstanding contribution as an active researcher, she received “Research
Excellence Award” by Delhi Technological University in March 2020. She also received Bharat
Vikas Award by Institute of Self Reliance in National Seminar on Diversity of Cultural and Social
Environment at Bhubaneswar, Odisha, India and Prof. Indira Parikh 50 Women in Education
Leader Award in World Education Congress, Mumbai, India in 2017. Her career accomplishments
over the past 16 years include over 90 peer-reviewed publications, including 60 journal publica-
tions, 35 conference publications, and over 10 invited talks/seminars. Due to her pioneer research,
her name is also listed in Who’s Who in Science and Engineering Directory, United States and her

xvii
xviii About the editors

biography was also published by International Biographic Center, Great Britain as 2000
Outstanding Scientists.
She also worked as a convener for two international conferences, that is, International ICIAICT
2012 that was organized by CSI, Noida Chapter and International conference EPPICTM 2012
which was held in collaboration with MTMI, United States, University of Maryland Eastern Shore,
United States, and Frostburg State University, United States at School of Information and
Communication Technology, Gautam Buddha University, Greater Noida, India. Till date, she has
delivered many expert talks on the emerging trends in optical for all domain applications at various
universities and has served as a reviewer of multiple journals such as IEEE transactions on commu-
nication, etc.

Dr. Pradeep Tomar

Assistant Professor, Department of Computer Science and Engineering,
University School of Information and Communication Technology,
Gautam Buddha University, Greater Noida, India
E-mail: parry.tomar@gmail.com

Dr. Pradeep Tomar is working as an Assistant Professor in the School

of Information and Communication Technology, Gautam Buddha
University, Greater Noida, UP, India since 2009. He earned his PhD
from MDU, Rohtak, Haryana, India. Before joining Gautam Buddha
University, he worked as a Software Engineer in a multinational com-
pany in Noida and as a lecturer in M.D. University, Rohtak, Haryana and Kurukshetra University,
Kurukshetra, Haryana. He has excellent teaching, research, and software development experience
as well as vast administrative experience at university level on various posts such as HoD
Computer Science and Engineering, Chairperson Admission, Vice Chairperson, Admissions,
Research Coordinator, Examination Coordinator, University Coordinator, Admission, Time
Table Coordinator, Proctor, and Hostel Warden. He is also a member of Computer Society of India
(CSI), Indian Society for Technical Education (ISTE), Indian Science Congress Association
(ISCA), International Association of Computer Science and Information Technology (IACSIT), and
International Association of Engineers (IAENG). He qualified the National Eligibility Test (NET)
for Lectureship in Computer Applications in 2003, Microsoft Certified Professional (MCP) in 2008,
SUN Certified Java Programmer (SCJP) for the Java platform, standard edition 5.0 in 2008, and
qualified the IBM Certified Database Associate DB2 9 Fundamentals in 2010.
Dr. Tomar was awarded Bharat Jyoti Award by India International Friendship Society in the
field of Technology in 2012 and Bharat Vikas Award by Institute of Self Reliance in National
Seminar on Diversity of Cultural and Social Environment at Bhubaneswar, Odisha, in 2017. He has
been awarded for the Best Computer Faculty award by Government of Pondicherry and ASDF soci-
ety. His biography is published in Who’s Who Reference Asia, Volume II. He has been awarded
distinguished Research Award from Institute for Global Business Research for his work in “A
Web-Based Stock Selection Decision Support System for Investment Portfolio Management in
2018.” He delivered expert talks at FDP, workshops as well as national and international confer-
ences. He has organized three conferences: one national conference with COMMUNE group and
two international conferences, in which one international ICIAICT 2012 was organized by CSI,
 About the editors xix

Noida Chapter and second international conference 2012 EPPICTM was organized in collaboration
with MTMI, United States, University of Maryland Eastern Shore, United States, and Frostburg
State University, United States at School of Information and Communication Technology, Gautam
Buddha University, Greater Noida, India.
Apart from teaching, he is running a programming club for ICT students and he is guiding vari-
ous research scholars in the areas of software engineering, reusability of code, soft computing tech-
nique, Big Data, and IoT. His major current research interest is in Component-Based Software
Engineering. He is working as coinvestigator in a sponsored research project in high throughput
design, synthesis, and validation of TALENs for targeted Genome Engineering, funded by
Department of Biotechnology, Ministry of Science and Technology Government of India. Two
books “Teaching of Mathematics” and “Communication and Information Technology” at national
levels as well as three books “Examining Cloud Computing Technologies Through the Internet of
Things (IoT),” “Handbook of Research on Big Data and the IoT,” and “Green and Smart
Technologies for Smart Cities” at international level are authored and edited by Dr. Tomar. He has
also contributed more than 100 papers/articles in national/international journals and conferences.
He served as a member of the editorial board and reviewer for various Journals and national/inter-
national conferences.

Dr. Marcus Tanque is a highly regarded principal technology advisor, senior cyber strategist, and
an independent author. Marcus’ expertise blends interdisciplinary areas—advanced, traditional, and
emerging technologies. He is also a published technologist, researcher, and scholar with com-
mended skills in various domains—IT governance, security analytics, policy, and strategic business
practices. His professional skills encompass multidisciplinary research and development areas span-
ning digital technology, such as augmented analytics, machine learning, deep learning, quantum
computing, and biometrics. His research interest involves policy management, blockchain, identity
and access management, and decentralized Internet of Things devices and systems. He has con-
sulted to many government, public, and private customers. His consultative and technical contribu-
tions bridge, multifaceted traditional, mission-centric programs, and emerging technologies. Such
technological solutions involve artificial intelligence, robotics, advanced analytics, cybersecurity,
and the Internet of Things.
Dr. Tanque has supported complex enterprise projects amid science and technology manage-
ment. His experience in business and scientific domains encompass IT engineering, program and
project management, information security and assurance, and natural language processing. He has
conducted several studies in machine-to-machine and advanced database systems, computing, infor-
mation systems, and cognitive science/informatics. His research work merges cyber resilience, busi-
ness intelligence, cybersecurity operations, risk management, cryptographic solutions, information
management, and security policy. He is a recipient of several academic awards, credentials, and
professional letters of commendation.
Dr. Tanque is an active member of the Institute for Defense and Government Advancement, the
Association for Computing Machinery, the Collegiate National Center for Academic Education,
Committee on National Security Systems-Practice & Research, and the Institute of Electrical and
Electronics Engineers. He has authored and edited scientific/technical books as well as articles on
AI, ML, DL, data science, cloud, data analytics, full-spectrum cyber operations, Telecom, and
related interdisciplinary areas. He received a PhD in Information Technology with a dual
xx About the editors

specialization in Information Assurance and Security, and an MS in Information Systems

Engineering. In his spare time, he serves as an independent researcher/author, editorial review
board member, and referee for several books, journal articles, and published chapters. He enjoys
coaching and mentoring others. He is an enthusiastic reader and researcher who inspires many in
academic, professional, and social communities.
Affiliations and Expertise
Independent Researcher and Associate Professor, Department of Computer Networks and
Cybersecurity Programs, Washington, DC, United States
Preface

Dr. Gurjit Kaur, Dr. Pradeep Tomar and Dr. Marcus Tanque

Artificial intelligence (AI) leverages computer systems designed to support tasks that call for
human interaction, intelligent design, and computational agents. AI and Internet of Things (IoT)
attract the interest of researchers and practitioners. These professionals have worked on machine
learning (ML), knowledge representation and reasoning (KRR), and deep learning (DL). Such solu-
tions aim to solve issues affecting IoT devices and systems. AI involves the integration of data
from IoT to the ability for devices and systems to perform automated tasks beyond human intelli-
gence. The method integrates AI’s deep insights into data provisioning, managing, security, visuali-
zation, and monitoring through augmented analytics processes. These AI capabilities support the
interaction of IoT devices and systems.
This book applies AI, ML, KRR, DL, and IoT technologies. It focuses on each of these technol-
ogies’ benefits, challenges, drawbacks, and trends. The book covers other emerging technologies
needed for integrating AI-based solutions to solve pervasive IoT issues. It points toward the adop-
tion and integration processes needed for sustaining AI and IoT infrastructure operations and man-
agement functions. The content comprises innovative AI and IoT concepts, theories, procedures,
and methods. AI and IoT solutions have contributed to the acquisition, planning, execution, imple-
mentation, deployment, operation, and monitoring of enterprise technology assets or technological
resources. The target audience of this book involves professionals, such as researchers and practi-
tioners working in the fields of AI, ML, and IoT. These experts focus on building knowledge-based
agnostic solutions for applications, devices, and systems.
This book contains 20 contributed chapters authored by experts in the field of AI, IoT, ML, DL,
and KRR. The book introduces basic AI and IoT components and applications, that is, standards,
legal issues, privacy, security, and ethical considerations. Detailed use cases are described, covering
a variety of technological advancements, implementations, and challenges. The authors explore
other technical domains, which have contributed to AI, ML, and IoT technologies. These domains
have emerged over time due to disruptive technical and scientific innovations in the industry.
The book is organized as follows:
Chapter 1: Impact of Artificial Intelligence on Future Green Communication
The chapter explores AI impact on future green communication. It discusses the increase in
mobile subscriptions for base stations. Base stations involve systems that require more power to
operate. Minimizing the number of base stations while enhancing their energy efficiency poses sig-
nificant opportunities for green energy. AI plays a crucial role in green areas, which is energy fore-
casting, energy-efficient, and energy accessibility. This chapter provides a brief foundation and
history of AI technology and green communication roadmap. It highlights critical AI-based applica-
tions, practices, and future research directions.
Chapter 2: Knowledge Representation and Reasoning in AI-Based Solutions and IoT
Applications

xxi
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von Brettern ein Brett als Füllung eingesetzt wird, das in Fugen, die
in dem Rahmen rückwärts eingeschnitten sind, eingepaßt wird.
Diese Art der Verbindung hat den Zweck, bei der Bewegung des
Holzes infolge von Feuchtigkeit oder Hitze ein Zerreißen der Fläche,
wie es bei einfach aneinandergefügten Brettern leicht möglich ist, zu
verhüten. Die Truhen werden in der mannigfachsten Weise mit
Schnitzereien oder Malerei geschmückt. Oft wird das
Familienwappen angebracht, es werden Ornamente
(Dornblattmuster) eingeschnitzt und mit bunten Farben bemalt. Auch
die oft in kunstvoll gearbeitete Blattornamente endigenden
Eisenbeschläge dienen zur Verzierung. Im XV. Jahrhundert tritt in
den Rahmenfüllungen ein neues Ornament auf, seiner Ähnlichkeit
mit einem gefalteten Tuche wegen „Faltenwerk“ genannt. Es findet
bis gegen das Ende des XVI. Jahrhunderts häufig Verwendung.
Die Entstehung des Schrankes kann man nicht weiter
zurückdatieren als in das XV. Jahrhundert. Alles, was über die
Konstruktion und den Schmuck der Truhe gesagt wurde, gilt auch
von dem Schranke. Er hatte meistens zwei, öfter auch mehr
Geschosse, manchmal kommen auch schon Flügeltüren vor.
Der Tisch hatte an den beiden Schmalseiten breite, kräftige
Stützen, die häufig Zierformen aufweisen und untereinander durch
Bretter, die den Füßen als Stütze dienten, verbunden waren. Die
Stühle näherten sich, wenn sie für festliche Gelegenheiten als
Thronsessel und dergleichen bestimmt waren, den Formen der
Kirchenstühle; für den täglichen Gebrauch gab es einfachere
Formen mit oder ohne Rücklehne. Demselben Zwecke dienten auch
lange Bänke, die entweder freistanden oder an der Mauer befestigt
waren.
Die Betten bestanden aus einem einfachen Holzkasten, der
Baldachin, von dem Vorhänge herabhingen, war direkt an der Decke
befestigt, es gab noch keine Stützen für den Betthimmel wie in der
Renaissancezeit.
Der Schrank gewinnt im XVI. Jahrhundert in Deutschland immer
mehr Verbreitung, ohne aber die Truhe zu verdrängen. Beide Möbel
werden nebeneinander verwendet. Die Truhe erfährt natürlich in der
Dekoration eine große Veränderung, Renaissanceornamente,
geschnitzt oder gemalt, bedecken die Flächen. In der folgenden Zeit
tritt noch die Verwendung der Intarsia, der Einlegearbeit aus
verschiedenartigen Hölzern, hinzu und findet allgemeine
Verbreitung.
Wie auf allen Gebieten der Kunst, so übt auch im Kunstgewerbe
die italienische Renaissance in ganz Deutschland einen mächtigen
Einfluß. Die in Italien neu entstandenen Formen der Architektur und
Ornamentik werden in Deutschland aufgenommen und umgebildet
und rufen eine starke Veränderung im Aufbau und im Schmucke der
Möbel hervor.

Truhe mit der Darstellung des Kampfes der Lapithen und Kentauren.
Italienisch, XVI. Jahrhundert.
In Italien ist die Truhe noch häufiger im Gebrauch als in
Deutschland. Sie wird mit Malerei, Schnitzerei oder Intarsia verziert
und in den Kreis der Darstellungen werden historische,
mythologische und allegorische Szenen aufgenommen.
Der Schrank besteht in Süddeutschland zur Zeit des Beginnes
der Renaissance zumeist aus zwei übereinandergestellten
zweiflügeligen Kasten, die mit reichem Schnitzwerke verziert sind.
Wie dann die neuen Formen der Architektur immer mehr
Verbreitung finden, ahmt der Schreiner den Aufbau und die Art der
Dekoration der großen Architektur an den Schränken nach, teilt sie
durch Pfeiler, Säulen, Lisenen und bringt sogar Fenster und Tore an.
Anders ist es in Norddeutschland, wo sich die alte gotische Form
länger erhält. Der Schrank baut sich hier aus drei oder mehr
übereinander befindlichen Fächern auf. Das zum Schmucke der
Flächen verwendete Faltwerk wird durch Schnitzereien, deren
Motive der Ornamentik der Renaissance entnommen sind,
verdrängt. Die Vorwürfe für die figürlichen Darstellungen sind meist
der Heiligen Schrift entnommen. Erst spät kommen in
Norddeutschland Schränke vor, an denen einzelne Motive der
Architektur entlehnt sind. Der französische Schrank der
Renaissancezeit ist von derselben Bauart wie der süddeutsche, er
besteht aus zwei übereinandergestellten doppeltürigen Kasten, doch
finden wir im Gegensatze zum geraden Gesimse des deutschen
Schrankes meistens einen Giebelaufsatz oder einen andern
dekorativen Abschluß. Die Flächen sind mit Schnitzereien, die häufig
antike Vorwürfe behandeln, reich verziert, in der Mitte der Türen ist
oft ein vorspringender Kopf angebracht. Große Verbreitung findet in
Frankreich der Stollenschrank, ein an die Wand anzustellendes
Kästchen von mäßiger Höhe, das vorne von zwei Füßen, den
sogenannten Stollen, rückwärts von einer Wand getragen wird.
Hier ist noch der Kabinettschrank zu erwähnen, ein Schrank, der
eine größere Zahl von Laden enthält und zur Aufbewahrung von
besonders wertvollen Sachen benützt wurde. An ihm finden wir alle
Arten der Verzierung: Intarsia, Marmorplatten, Vergoldung etc.
verwendet. Er wird später auf einen tischartigen Aufbau gesetzt und
dient als Prunkschrank. Die ältesten Stücke stammen aus Italien und
Spanien.
Die Form des Tisches zur Zeit der Gotik erhält sich auch in der
Renaissancezeit, nur werden natürlich die beiden Seitenwände in
der mannigfachsten Art mit Renaissancemotiven geschmückt.
Besonders in Frankreich wird der Tisch sehr prunkvoll ausgestattet,
in Deutschland ist seine Form eine einfachere. Tische, die auf vier
freien Füßen ruhen, sind zu dieser Zeit noch selten.
Die Sitzmöbel nehmen im XVI. und XVII. Jahrhundert die
verschiedensten Formen an. Das Sitzbrett ruht auf vier freien Beinen
und trägt eine oft mit Schnitzereien verzierte Lehne. Das ist der
einfache Sessel. Eine bequemere Form seit dem Beginne des XVII.
Jahrhunderts ist der Armsessel mit Armlehnen, häufig auch mit
gepolstertem Sitze und gepolsterter Rücklehne mit reich verziertem
Rahmen. Die Füße sind durch ein System von Querhölzern
verspreizt.

Schrank mit Intarsien von David

Roentgen aus Neuwied, um 1780
Das Bett ist in seiner Form dasselbe geblieben, nur der
Baldachin wird von vier, vom Kasten des Bettes aufragenden Säulen
getragen. Die Kopf- und Vorderwand werden mit Schnitzereien
versehen.
 Gegen das Ende des XVII. Jahrhunderts treten in dem Baue der
Möbel einige bedeutende Änderungen auf. Die wichtigste neue Form
ist der zweitürige Schrank. Hatte man bis jetzt die Kleider liegend in
Truhen oder in großen Schrankfächern verwahrt, so werden sie jetzt
in den Kasten aufgehängt, wodurch ein hoher Raum nötig wurde.
Diese Form des Kastens bleibt für die Zukunft die herrschende.
Im XVII. Jahrhundert tritt eine neue Art des Ornamentes, das
sogenannte „Ohrmuschelornament“, das oft über das ganze Möbel
sich hinzieht und aus unregelmäßigen, einer Ohrmuschel ähnlichen
Motiven besteht, auf. Auch das „Furnieren“ der Möbel beginnt um
diese Zeit. Es werden nämlich dünne Platten kostbaren Holzes auf
den von billigeren Holzarten verfertigten Kern aufgeleimt, eine Art
der Verzierung, die der Intarsia den weitesten Spielraum bietet.
Von den Möbeln sind besonders bemerkenswert: Ein gotischer
Schrank (neben dem ersten Fenster des Saales) aus Bayern mit
Rautenmuster an der Zinne, reichen Ornamentschnitzereien und
guten Eisenbeschlägen. Daneben eine Tischplatte aus dem XV.
Jahrhundert. Auf ihr sind einzelne Gruppen von Darstellungen
gemalt, die untereinander keinen Zusammenhang haben, wie die
Passion Christi, die Marter der 10.000 Jungfrauen, einzelne Blumen
und Tiere, eine Zahl von Kriegern und eine Jagddarstellung. Die
Malerei ist in Temperafarben auf Kreidegrund aufgetragen. Beim
Ofen eine Chorgestühlfüllung in farbiger Intarsia mit dem
Selbstbildnisse Antonio Bariles aus Siena, signiert 1502, und eine
Darstellung des abgeschlagenen Hauptes des Apostels Paulus in
Intarsia aus derselben Zeit.
An der Wand Kasten aus dem XVI. Jahrhundert mit Intarsien
oder Holzschnitzereien geschmückt. Beim zweiten Fenster ein
großer Schrank, bunt mit Blumen und Ornamenten geschmückt,
süddeutscher Herkunft, Ende des XVI. Jahrhunderts, beim vierten
Fenster ein Schrank mit reicher architektonischer Gliederung aus
Salzburg aus der Mitte des XVII. Jahrhunderts und beim letzten
Fenster ein mit Säulen gezierter Schrank, datiert 1687, sowie ein
zweiter ebenfalls mit reicher Architektur und allegorischen
Reliefschnitzereien. Gegenüber zwei Gerichtsschränke mit
außerordentlich reichem figürlichen Schmucke, norddeutsch, XVII.
Jahrhundert.
Saal III. In der zweiten Hälfte des XVII. Jahrhunderts übernimmt
Frankreich die Führung im Kunstgewerbe und behält sie das ganze
XVIII., fast das ganze XIX. Jahrhundert hindurch. Unter Ludwig XIV.
entsteht ein neuer Stil, der Stil der „französischen Barocke“, der
nach dem König „Louis XIV“ genannt wird. So wie die Renaissance
von Italien her in Frankreich eingedrungen war, so übte auch die
italienische Barocke ihren Einfluß. Das Typische des neuen Stils ist
das Aufgeben der geraden Linien in den architektonischen Formen
und das Vorherrschen der Dekoration vor den konstruktiven
Elementen. Eigentümlich ist dieser Kunst die Vorliebe für alles
Prunkhafte. Das Holz der Möbel wird vergoldet, leuchtende
Brokatstoffe dienen als Überzug. Die Einlegearbeit findet besonders
durch die Ebenistenfamilie Boulle, deren Arbeiten in Schildpatt oder
Ebenholz mit eingelegten Messingornamenten dieser Technik den
Namen gegeben haben, starke Verbreitung. Zur Verzierung der
Möbel werden Bronzebeschläge allgemein verwendet. Als neue
Formen der Möbel entstehen die Kommode, ein reich verzierter
niedriger Schubladekasten, und der Konsoltisch, ein an der Wand
befestigter, in der Regel mit einer Marmorplatte belegter Tisch, über
dem häufig ein großer Spiegel aufgehängt wurde. Kleine, an der
Wand angebrachte Konsolen tragen Uhren, Vasen und anderen
Wandschmuck. Das Ornament verwendet in reichstem Maße
Akanthusblattmotive und Fruchtkränze.
 Schreibtischchen, Mahagoni, Wiener Arbeit von
Holl, Kongreßzeit
Als der Herzog von Orléans für den noch minderjährigen Ludwig
XV. die Regentschaft führte, begann sich aus dem französischen
Barockstil ein neuer Stil, der Regencestil, der das Prinzip der
Symmetrie beibehält und die architektonische Konstruktion der
Möbel durch ornamentale Formen verdrängt, und aus ihm der
Rokokostil zu entwickeln, den die Franzosen nach dem König, unter
dessen Regentschaft die Blütezeit dieses Stils fällt, „Louis XV“
nannten. Dieser Stil ist durch das vollständige Auflösen aller
symmetrischen Formen in eine Aufeinanderfolge von
unregelmäßigen Elementen charakterisiert. Dazu tritt eine reiche
Verzierung mit naturalistischen Motiven, vor allem mit Blumen. Diese
Ungebundenheit hatte natürlich zur Folge, daß die Konstruktion vor
der Dekoration vollständig zurückweichen mußte. Das Holz wurde
entweder mit edleren Hölzern furniert, das heißt: auf den Holzkern
wurden dünne Plättchen einer edlen und kostbaren Holzgattung
aufgeleimt, oder es wurde, um die mangelhafte Konstruktion zu
verbergen, vergoldet. Sehr häufig überzog man bei Sitzmöbeln die
Holzteile ganz mit Stoff. Es sei hier nur im allgemeinen der Einfluß,
den die zur damaligen Zeit bekannt werdende chinesische Kunst auf
das Rokoko, besonders auf die Ornamentik dieses Stils geübt hat,
erwähnt, ja wir finden ganze Wandfüllungen, die ausschließlich mit
chinesischen Motiven dekoriert sind. Zeugnis dafür gibt ferner die
Bemalung der Möbel durch Robert Martin mit Imitationen
chinesischer Lackmalereien. In Deutschland wird der französische
Rokokostil bedingungslos aufgenommen und die einzelnen Motive,
wie Muschelwerk, gekreuzte Gitterstäbe, naturalistische
Blumengewinde etc., noch in der regellosesten Weise überall
verwendet, während sich schon in Frankreich eine Reaktion gegen
die übertriebene Regellosigkeit geltend macht und man bald nach
der Mitte des XVIII. Jahrhunderts anfängt, nach Stilreinheit und
antikisierenden Formen zu verlangen.
In England geht eine andere Entwicklung vor sich. Dort hatte sich
neben der Renaissance und Barockkunst die Gotik sehr lange
erhalten. So kommt es, daß im XVIII. Jahrhundert, als die Engländer,
die bis jetzt vorzüglich unter holländischem Einfluß gestanden
waren, die französische Kunst des Rokokos übernahmen, sich die
Formen des französischen Rokokos mit den Formen der Gotik
verbanden und häufig chinesische Motive, besonders flechtartige,
geradlinige Flachornamente, die an den holländischen Möbeln
häufig vorkamen, hinzutraten. Der Hauptmeister dieses Stiles war
Thomas Chippendale, der im Jahre 1754 seine Entwürfe publizierte,
die eine große Verbreitung fanden.
Das Verlangen nach Stilreinheit in Frankreich hatte zur Folge,
daß die Formen des Rokokos sich vereinfachten und die regellos
gekrümmten Formen einfacheren Motiven Platz machen mußten;
das Studium der Antike zeitigte seine Früchte, es bildete sich ein
neuer Stil, der nach dem König „Louis XVI“ genannt wurde.
 Die Symmetrie findet wieder Eingang, die geraden oder mäßig
geschwungenen Linien gestatten wieder das Hervortreten der
Konstruktion, das Muschelwerk wird durch antikisierende Ornamente
ersetzt. Die Bronzeappliken werden auf den (häufig von
Mahagoniholz verfertigten) Möbeln symmetrisch angebracht und
haben die Form von Eierstäben, Perlenschnüren oder naturalistisch
gebildeten Blumen oder Kränzen. Von einem der bedeutendsten
Schreiner dieser Zeit, von David Roentgen aus Neuwied, der in Paris
ausgebildet wurde und dort längere Zeit lebte, befinden sich einige
Stücke in der Sammlung. Gegen Ende des Jahrhunderts geht das
verständnisvolle Verarbeiten der antiken Motive in Nachahmen
antiker Vorbilder über, es bildet sich zur Zeit des französischen
Kaiserreiches der „Empirestil“, der dann auch in Deutschland und
England Eingang findet. In diesem Lande hat die antikisierende
Richtung besonders in Adam (um 1770), der auf Studienreisen in
Italien die antiken Überreste studierte, und in Thomas Sheraton (um
1790) ausgezeichnete Vertreter.
Im Saale III sind in der Nähe der Eingangstür drei holländische
Glasschränke aus dem XVIII. Jahrhundert ausgestellt, in der Mitte
des Saales die Werke des Kunsttischlers David Roentgen aus
Neuwied angeordnet. Von ihm sind: ein Kunstschrank mit
vergoldeten Bronzen, gekrönt von der Figur eines Apollon, mit
farbigen Intarsien, die die Künste und Wissenschaften
symbolisieren; ferner zwei große Wandtafeln mit der Darstellung des
Raubes der Sabinerinnen auf der einen und Coriolanus auf der
andern in Intarsia und zwei Tische mit Chinoiserien, beiläufig um
1780 verfertigt. In der Ecke steht ein Empirebett und Nachtkästchen
mit vergoldeten Holzbeschlägen, beim Fenster ein kleines
Schreibtischchen aus Mahagoni des Wiener Tischlers Holl aus der
Kongreßzeit und in der Mitte des Saales in einer Vitrine ein
Arbeitstischchen einer Dame aus ungarischer Esche mit
Stahlbeschlägen und vier Aquarellen von Wiegand um 1830.

[3] Falke, J. v., Mittelalterliches Holzmobiliar. 46 Lichtdrucktafeln.

1894. — Falke, J. v., Holzschnitzereien. Eine Auswahl aus der
Sammlung des k. k. Österr. Museums auf 55 Lichtdrucktafeln.
1893. — Falke, J. v., Rahmen. Eine Auswahl aus der Sammlung
des k. k. Österr. Museums auf 50 Lichtdrucktafeln. 1892.
 SAAL VIII.

SKULPTUREN IN STEIN UND TERRAKOTTA.

Unter den Steinskulpturen sind besonders bemerkenswert: zwei
Engel aus Marmor von einem lombardischen Grabmal des XV.
Jahrhunderts, die liegende Grabfigur des Lorenzo Gabriello,
Bischofs von Bergamo, † 1512, verfertigt von Lorenzo Bregno,
herrührend von dem Grabmal im Oratorio della Beata Vergine della
Pace in Venedig, ein Marmorrelief aus der Schule der Pisani, eine
Halbfigur aus Marmor: das Porträt einer venezianischen Dame aus
dem Hause Contarini, Marmorrelief, lombardisch, mit zwei
Porträtköpfen im Profil, ein mit Gold bemaltes Marmorrelief von Mino
da Fiesole: die Madonna mit dem Kinde.
Unter den Skulpturen aus Terrakotta sind die bedeutendsten die
drei venezianischen Porträtbüsten, ein jugendlicher vornehmer Mann
und zwei Damen von Alessandro Vittoria (zwei davon signiert), und
die bemalte Büste des heiligen Franciscus aus der Schule
Donatellos.
 St. Franciscus
Terrakottabüste, italienisch, XV. Jahrhundert

HOLZSKULPTUREN.
Von den Holzbildwerken sind besonders hervorzuheben: ein
großer Altar aus der Zeit der italienischen Frührenaissance mit der
Madonna mit dem Kinde, Johannes dem Täufer und der heiligen
Katharina, eine Madonna mit dem Kinde von Tilmann
Riemenschneider (die Bemalung der Fleischteile vollständig
erhalten) und einige freistehende Altäre. Der eine von ihnen mit
einer Krönung der Madonna und reichen Reliefschnitzereien, im
Innern der Flügel: Versuchung des heiligen Antonius, der heilige
Hieronymus, die Marter des heiligen Sebastian und die des heiligen
Stephanus, ist eine bayrische Arbeit des XVI. Jahrhunderts, ein
anderer Altar mit der Darstellung der Geburt Christi in der Mitte,
rechts und links je eine weibliche Heilige, ein Werk aus der Schule
Pachers. An der Rückwand des Saales sind zwei Gruppen von
Holzreliefs angeordnet, die linke enthält eine Anbetung Christi, ein
farbiges Relief mit dem oben erwähnten Altar in der Art Pachers
verwandt, und eine Verkündigung, schwäbisch, XVI. Jahrhundert; in
der andern Gruppe ein Relief: der Tod Marias, in der Art des Tilmann
Riemenschneider, eine Heimsuchung Mariens aus der ersten Hälfte
des XVI. Jahrhunderts, süddeutscher Herkunft, und ein Fries
musizierender Engel in Hochrelief, der aus einer Altarpredella
genommen ist, deutsch, aus dem Ende des XV. Jahrhunderts.
In der Ecke drei Figuren: der dornengekrönte Christus, neben
ihm Maria und Johannes, eine Nürnberger Arbeit in der Art des Veit
Stoß aus dem Ende des XV. Jahrhunderts.
 SÄLE VI UND VII.

TEXTILSAMMLUNG.
Die Textilsammlung des k. k. Österreichischen Museums kann
wohl als eine der reichsten heute bestehenden angesehen werden.
Da die Erzeugnisse der Textilkunst jedoch Schädigungen durch
Licht, Luft und eigenes Gewicht am meisten ausgesetzt sind, so
müssen sie in der Hauptsache in ganz anderer Weise zur
Aufstellung gebracht werden als die meisten übrigen Gegenstände
eines kunstgewerblichen Museums. Auch beanspruchen die
Textilobjekte bei ihren verhältnismäßig großen Flächen Wände von
solcher Ausdehnung, daß sie schon aus diesem Grunde nicht
gleichzeitig zur Ausstellung gelangen können. Ferner ist ein großer
Teil der Stoffmuster naturgemäß nicht eigentliches Schauobjekt,
sondern nur bei genauem Studium geeignet, Vorteil zu bringen.
Man hat sich daher bemüssigt gesehen — wie es übrigens auch
in den meisten andern Museen geschehen ist —, nur einen Teil der
Textilgegenstände dauernd zur Ausstellung zu bringen und in
diesem Falle die Stücke gegen Gefahren des Lichtes usw. durch
verschiebbare Vorhänge und andere Schutzvorrichtungen zu
sichern, die übrigen Stücke jedoch wissenschaftlich geordnet in
Schränken zu verwahren und nur zeitweise und in bestimmten
Gruppen zur Schau zu stellen. Jedoch werden auch die nicht
ausgestellten Objekte künstlerisch oder wissenschaftlich
Studierenden jederzeit zugänglich gemacht, zu welchem Zwecke
man sich nur durch den Saaldiener an den Abteilungsleiter zu
wenden braucht.
Es sind auch alle Objekte (oder Gruppen) mit kurzen technischen
und historischen Angaben versehen, und es ist in den Textilsälen
außer der jeweils gegenwärtigen Ausstellung immer Zeitpunkt und
der Inhalt der folgenden durch Anschlag bekanntgegeben.
 TEPPICHE UND TAPISSERIEN.
(Ständige Ausstellung.)

Zur d a u e r n d e n Ausstellung sind vor allem die großen Teppiche

und Tapisserien (Gobelins) gelangt; sie dienen zugleich als
Wandschmuck einiger der größten Räume des Hauses.
Die ausgestellten orientalischen Teppiche gehören zum Teile zu
den hervorragendsten, die sich aus alter Zeit erhalten haben. Wir
erwähnen besonders den „Vasenteppich“ auf weißem Grunde, ein
Werk der Blütezeit der persischen Teppichweberei des XVI. bis XVII.
Jahrhunderts (Saal VI), dann mehrere sogenannte Herat-Teppiche
(Saal IV) derselben Herkunft, zwei ausgezeichnete indisch-
mohammedanische Teppiche aus der Zeit um 1600 und 1650 (Saal
VI), welche allgemein als die glänzendsten Beispiele ihrer Art
angesehen werden. Hervorragend sind auch zwei ältere
kleinasiatische Teppiche von außergewöhnlicher Erhaltung (Saal IV),
die aber auch sonst den späteren Erzeugnissen ihres Gebietes
unendlich überlegen sind; auch wäre ein sogenannter syrischer
Teppich (wohl das Erzeugnis einer alten kaiserlich türkischen
Manufaktur) wegen seiner besonderen Größe hervorzuheben (Saal
IV).
Bemerkenswert ist ferner eine Gruppe armenischer Teppiche
(Saal IV und Saal VI), eine Art, die in ihren vereinfachten Formen
und Farben vielfach den Eindruck hervorgerufen hat, als handelte es
sich um die allerältesten Knüpfarbeiten, die uns erhalten sind; sie
stammen jedoch erst aus dem XVII. bis XVIII. Jahrhunderte.
Es sind somit alle Hauptgruppen alter orientalischer Teppiche
gut, zum Teile in ganz hervorragender Weise, vertreten. Man
unterscheidet bekanntlich als Hauptarten: die persischen und
kleinasiatischen Arbeiten. Die Knüpfung der ersteren ist so
hergestellt, daß ein Knotenfaden immer zwei Kettenfäden
umschlingt, und zwar derart, daß neben jedem Kettenfaden ein Ende
des Knotens emporragt, während bei der kleinasiatischen Knüpfung
(Smyrnaknoten) die beiden Knotenenden immer nebeneinander
zwischen einem Kettenpaare hervortreten. Bei dieser Art hat der
Knoten die Tendenz, gerade emporzustehen, beim persischen, sich
schräg zu legen. Nebenbei bemerkt sind aber auch kleinasiatische
Teppiche aus kaiserlichen oder sonst großen Manufakturen, in
denen oft persische Arbeiter beschäftigt wurden, in persischer Art
geknüpft.
Die persischen Teppiche sind im allgemeinen, der ganzen
Stellung der persischen Kunst im Orient entsprechend, künstlerisch
mehr verfeinert; nicht selten macht sich in ihnen auch der, bei der
Entwicklung der Weberei noch zu erwähnende, ostasiatische Einfluß
geltend (Wolkenbänder, Kilins und anderes). Die alten
kleinasiatischen Teppiche sind in Zeichnung und Farben meistens
einfacher gehalten, in gewissem Sinne strenger stilisiert, doch in
Farbe und Material gleichfalls sehr gut.
In Indien ist die Teppicherzeugung erst durch die
mohammedanischen Herrscher eingeführt worden und lehnt sich an
die persischen Vorbilder an; jedoch macht sich der im besonderen
indische Geist in größerem Naturalismus und in freierer Verteilung
der Formen geltend.
Die Teppiche der Nomadenvölker, besonders Zentralasiens,
haben vielfach die ältesten Formen (geometrischer Art) erhalten und
einseitig, in ihrer Art aber vollendet, weiter gebildet (Beispiele hierfür
gegenwärtig im Saale II).
Die sogenannten Polenteppiche (Saal I, III und Saal VI) sind
persische Erzeugnisse aus der Zeit zwischen 1550 und 1650, in
Seide und Gold (Silber) gearbeitet, meist ziemlich bunt und mehr
europäisch in der Zeichnung, da sie fast ausschließlich als
Geschenke für europäische Staaten und Fürsten hergestellt wurden.
Unter den europäischen Knüpfarbeiten, die sich auch technisch
von den erwähnten unterscheiden, wäre ein Stück aus der Zeit
Ludwigs XIV. (eine sogenannte Savonnerie-Arbeit) mit reichem
naturalistischen Blumenwerke hervorzuheben (Saal III).
Unter den Tapisserien[4] (Gobelins) ragt besonders eine Gruppe
von sogenannten Verdüren hervor (Saal V und Saal VIII),[5] die auch
dadurch bemerkenswert ist, daß die Stücke sehr verschiedenen
Fabrikationsorten des XVI. und XVII. Jahrhunderts entstammen.

Rücklaken (Tapisserie) „Wilde Männer bei ländlicher Arbeit“, süddeutsch, erste

Hälfte des XV. Jahrhunderts
Unter den figürlichen Tapisserien sind besonders zu erwähnen:
die ausgezeichneten Rücklaken mit „wilden Männern“, deutsche
Arbeiten aus der ersten Hälfte des XV. Jahrhunderts (Saal VIII),[6]
zwei große niederländische Arbeiten des XV. Jahrhunderts, mit
Romandarstellungen (ebendaselbst),[7] zwei reich mit Gold und
Silber durchwirkte niederländische Stücke des XVI. Jahrhunderts
(Saal V)[8] und ein besonders großes Stück gleicher Herkunft (Saal
VIII).[9] Auch ist eine große Brüsseler Tapisserie „Der Triumph des
Glaubens“, nach einem Karton des Rubens ausgeführt von Jan
François van den Hecke, vorhanden. Es wäre dann noch eine
gobelinartig gearbeitete Decke mit reicher Blumendarstellung, ganz
in Seide und Silber hergestellt, ein französisches Werk der Louis
XIV-Zeit, zu erwähnen.[10]
 Die n i c h t s t ä n d i g a u s g e s t e l l t e n Textilgegenstände sind
zumeist auf Stoffunterlagen in Rahmen[11] oder, bei großen Maßen,
gerollt untergebracht. Es sind vier Hauptgruppen gebildet, innerhalb
deren die Stücke womöglich nach Zeit und besonderer Technik
zusammengehalten erscheinen. Diese Hauptgruppen sind:

A. Gewebe,
B. Stickereien,
C. Spitzen,
D. Tapisserien, Posamenterien und anderes.

A. GEWEBE.
Die ältesten in der Sammlung vorhandenen Stücke entstammen
ägyptischen Gräbern der griechisch-römischen Periode[12] und
stellen eine der frühest zustande gekommenen und vollständigsten
Sammlungen dieser Art dar. Vorherrschend sind tapisserieartige
Gewebe, die man vielfach als volkstümliche Nachahmungen
spätantiker Seidengewebe aufzufassen hat. Doch sind auch
spätantike Seidengewebe selbst vorhanden (sogenannter
„Simsonstoff“ und Reiterdarstellung in Kreisen).
Die Sammlung umfaßt weiters Stoffmuster byzantinischer,
sarazenischer, romanischer und gotischer Herkunft, zumeist
Seidenstoffe, da diese eben für die edelsten Zwecke, vor allem also
Kirchengewänder und Reliquienhüllen, bestimmt waren und als
solche auch besser bewahrt wurden.[13] Es ist hier natürlich nicht
möglich, eine Geschichte der Textilkunst zu geben;[14] es sei nur
erwähnt, daß die Seidenzucht und -weberei ursprünglich nur in
China und dem Grenzgebiete Khotan heimisch war, daß aber das
Rohmaterial in der römischen Kaiserzeit schon in größerem Maße in
die östlichen Mittelmeergebiete eingeführt und hier auch sehr
kunstvoll verwebt wurde, kunstvoller sogar als in Ostasien selbst, so
daß die vorderasiatischen Erzeugnisse auch dort gesucht waren. Die
Weberei wurde auf diese Weise ein Hauptmittel der Überlieferung
von Kunstformen von einem Gebiete in das andere.
 Gebetteppich, Nordindien, um 1600
Früh erlangt auch das von den Sassaniden beherrschte Persien
Wichtigkeit für die Seidenweberei und beeinflußt zum Teile auch die
griechisch-römischen Länder.
Im Mittelmeergebiete selbst wurde die Seidenzucht erst unter
Kaiser Justinian (zu Beginn des VI. Jahrhunderts) eingeführt; doch
brauchte es lange, ehe man von der Einfuhr des Webematerials
unabhängiger wurde.
Dadurch, daß gerade die östlichen Gegenden des
Mittelmeergebietes und Persien Hauptsitze der Textilindustrie waren
und die meisten dieser Länder vom VII. Jahrhunderte an unter
mohammedanische Herrschaft gelangten, nahm der Einfluß der
islamitischen Kultur auf diesen Zweig des Kunstgewerbes ganz
besonders an Umfang zu und zeigt sich natürlich auch in der
Weberei Spaniens, jedoch auch in Byzanz und weiterhin in der vom
XIII. Jahrhundert an stärker sich entwickelnden italienischen
Textilkunst. Hauptsitze dieser wurden Lucca, Venedig, Genua, dann
Bologna, Florenz, Mailand und andere Orte. Die frühen italienischen
Stoffe ahmen sehr häufig orientalische Schriftzüge nach; doch darf
man deshalb im einzelnen Falle nicht immer ein orientalisches
Vorbild voraussetzen.
Es ist dabei zu bemerken, daß im späteren Mittelalter infolge der
Mongolenherrschaft, welche den Osten und Westen Asiens verband,
in der ganzen orientalischen und auch in der italienischen Kunst die
ostasiatischen Einflüsse sehr stark werden und sich bei den Stoffen
zum Beispiel in Wolkenbändern, Strahlen, heiligen Kugeln und
chinesischen Tierformen, aber auch in der Unsymmetrie der
Musterung, verraten.
Daneben machen sich in den späteren Jahrhunderten des
europäischen Mittelalters natürlich auch der selbständig entwickelte
europäische Naturalismus und auch in Italien die im besonderen
gotische Formensprache einigermaßen geltend.[15]
Unabhängiger wird die europäische Weberei mit der reiferen
Gotik und Renaissancezeit, obgleich ursprünglich orientalische und
ostasiatische Motive (Granatapfel und anderes) noch immer wirksam
bleiben. Schon vom späteren Mittelalter an exportiert Italien übrigens
vielfach nach dem Oriente, trotzdem sowohl Persien als die
türkischen Gebiete im XVI. und XVII. Jahrhunderte selbst ganz
Hervorragendes schaffen.
In der Barock- und Rokokozeit werden dann in Europa wieder die
ostasiatischen Einwirkungen stärker.[16] Immerhin ist in den letzten
Jahrhunderten die europäische (zunächst die italienische, dann seit
1660 bis 1670 die französische) Weberei der Textilkunst aller andern
Länder (Orient, Ostasien) mindestens technisch überlegen und
erlebt in den naturalistischen Stoffen der Spätbarockkunst und
denen des Rokoko eine ganz eigenartige Blüte.