,

خانه هوشمند چیست ؟ اینترنت اشیا، یادگیری ماشین و هوش مصنوعی

خانه هوشمند ، اینترنت اشیا و یادگیری ماشین

خانه هوشمند اقامتگاهی است که از ابزارهای متصل به اینترنت برای فعال کردن نظارت و کنترل از راه دور و مدیریت وسایل و سیستم‌ها، مانند روشنایی و گرمایش استفاده می‌کند.

تکنولوژی خانه هوشمند، که به عنوان اتوماسیون خانگی نیز شناخته می‌شود، امنیت، راحتی، آسودگی وبهره‌وری انرژی را با دادن اجازه کنترل دستگاه‌های هوشمند به مالکان خانه  ، اغلب با استفاده از یک app خانگی هوشمند بر روی گوشی هوشمند یا دیگر دستگاه‌های شبکه‌ای، فراهم می‌کند. بخشی از اینترنت اشیا (IoT) ، سیستم ها و دستگاه های هوشمند خانگی اغلب با هم هم‌کاری می‌کنند ،داده‌های مصرفی مصرف‌کنندگان را بین خودشان به اشتراک می گذارند و بر پایه ترجیحات و خواست مالکان اقدامات خودکار مورد نیاز را انجام می دهند .

خانه هوشمند

مبدا خانه های هوشمند

با انتشار X10 در سال ۱۹۷۵، یک پروتکل ارتباطی برای اتوماسیون خانگی، خانه هوشمند که زمانی یک رویای خیالی و واهی در انیمیشن خانواده جتسون (The Jetsons) بود، به واقعیت بدل شد. X10 فرکانس رادیویی ۱۲۰ kHz  از داده های دیجیتال را در چهارچوب سیم کشی موجود در یک ساختمان ارسال می کند تا به خروجی‌ها و یا کلید های قابل‌برنامه‌ریزی متصل شود.

این سیگنال‌ها با انتقال دستورات به دستگاه های مرتبط ،  چگونگی و زمان عملکرد دستگاه ها را کنترل می‌کنند. یک فرستنده می‌تواند، به عنوان مثال، با ارسال یک سیگنال در امتداد سیم‌کشی الکتریکی، دستور روشن شدن یک دستگاه در یک زمان مشخص را بدهد.

با این حال، از آنجا که سیم‌کشی الکتریکی به طور خاص عاری از نویز فرکانس رادیویی نیست،  X10 همیشه کاملا قابل‌اعتماد نبود. سیگنال از بین می رفت و یا در برخی موارد، سیگنال‌ها از مدارهای با قطب های ناهمگون که در هنگام تقسیم یک  سرویس ۲۲۰ ولت به یک جفت تغذیه ۱۰۰ ولت تشکیل می شوند، گذر نمی کردند، همان طور که در آمریکا معمول است.

علاوه بر این ، X۱۰ در ابتدا یک فن‌آوری یک طرفه بود ، بنابراین در حالی که دستگاه‌های هوشمند می‌توانند دستورها را بگیرند، نمی‌توانند داده‌ها را به شبکه مرکزی بفرستند. با این حال، بعدا، وسایل X۱۰ دو طرفه، هرچند با هزینه بالاتر ، در دسترس قرار گرفتند.

هنگامی که شرکت اتوماسیون خانه Insteon در سال ۲۰۰۵ به صحنه آمد، تکنولوژیی را معرفی کرد که سیم‌کشی الکتریکی را با سیگنال‌های بی‌سیم ترکیب می‌کرد.

پروتکل‌های دیگر، از جمله Zigbee و Z – wave، از آن زمان برای مقابله با مشکلات ناشی از X۱۰ پدیدار شده‌اند ، هر چند که X۱۰ یک پروتکل ارتباطی با استفاده گسترده تا امروز باقی مانده‌است.

Nest Lab در سال ۲۰۱۰ تاسیس شد و اولین محصول هوشمند خود را در سال ۲۰۱۱ منتشر کرد. این شرکت همچنین آشکارسازهای هوشمند دود/مونوکسید کربن و دوربین‌های امنیتی نیز تولید کرده است. پس از اینکه در سال ۲۰۱۵ توسط گوگل خریداری شد، در همان سال یکی از شرکت‌های تابعه شرکت Alphabet شد.

شرکت SmartThings در سال ۲۰۱۲ کمپین خود را در Kickstarter راه‌اندازی کرد که ۱.۲ میلیون دلار برای تامین مالی سیستم هوشمند خود جمع‌آوری نمود. پس از تامین بودجه بیشتر، این شرکت در آگوست ۲۰۱۳ وارد بازار شد و در سال ۲۰۱۴ توسط سامسونگ خریداری شد.

اخیرا شرکت‌هایی از جمله آمازون، اپل و گوگل، محصولات و پلت فرم های خانگی هوشمند، از جمله Amazon Echo،  Apple HomeKit و Google Home را عرضه کرده اند.

نمونه‌هایی از فن‌آوری‌های هوشمند خانگی

تقریبا تمام جنبه‌های زندگی که تکنولوژی وارد فضای داخلی شده‌ ( لامپ، ماشین ظرفشویی و غیره )، معرفی یک جایگزین خانگی هوشمند را مشاهده کرده‌است:

تلویزیون‌های هوشمند به اینترنت وصل می‌شوند تا از طریق برنامه‌های کاربردی از قبیل ویدیو و موسیقی بر اساس تقاضا ، به محتوا دسترسی پیدا کنند. برخی تلویزیون‌های هوشمند نیز دارای فناوری تشخیص صدا یا حرکت هستند.

علاوه بر دارا بودن کنترل از راه دور و سفارش پذیر بودن ، سیستم‌های روشنایی هوشمند، مانند Hue که توسط شرکت فیلیپس معرفی شده ، می‌توانند تشخیص دهند چه زمانی ساکنان در اتاق هستند و نور را در حد  نیاز تنظیم می‌کنند. لامپ‌های هوشمند نیز می‌توانند خودشان را براساس دسترسی به  نور خورشید تنظیم  کنند.

ترموستات های هوشمند، مانند Nest  که توسط شرکت Nest Lab معرفی شده ، با Wi-Fi یکپارچه همراه است که به کاربران امکان زمان‌بندی، نظارت و کنترل از راه دور را می‌دهد. این وسایل همچنین رفتار مالکان را می‌آموزند و به طور خودکارتنظیماتی را برای فراهم کردن حداکثر راحتی و بهره‌وری برای مالکان انجام می دهند.همچنین، ترموستات های هوشمند می‌تواند استفاده از انرژی را گزارش کرده و به کاربران یادآوری کند که کار های دیگری از جمله تعویض فیلترها را انجام دهند.

با استفاده از قفل‌های هوشمند و بازکننده های درب پارکینگ، کاربران می‌توانند به بازدیدکنندگان اجازه ورود بدهند. همچنین قفل های هوشمند می توانند نزدیک شدن کاربران را تشخیص داده و درها را برای آن‌ها باز ‌کنند.

با دوربین‌های امنیتی هوشمند، ساکنان می‌توانند در هنگام سفر یا تعطیلات خانه خود را تحت نظر داشته باشند. سنسورهای حرکتی هوشمند نیز قادر به تشخیص تفاوت بین ساکنین، بازدیدکنندگان، حیوانات خانگی و سارقان هستند و می‌توانند در صورت تشخیص رفتار مشکوک به مقامات اطلاع دهند.

دستگاه مراقبت از حیوانات می‌تواند به ظروف غذای خودکار متصل شوند. چمن‌ها وگیاهان خانگی را می‌توان با استفاده از تایمرهای متصل تغذیه کرد.

انواع لوازم آشپزخانه هوشمند در دسترس هستند از جمله قهوه سازها هوشمند که می‌توانند  به محض اینکه آلارم ساعت شما تمام شد یک فنجان قهوه تازه تهیه کنند، تهیه فهرست‌های خرید و یا حتی ایجاد دستور العمل‌هایی برای مواد غذایی که در حال حاضرموجود هستند توسط یخچال ها صورت می پذیرد، آرام پز ها و توسترها؛ و ماشین های لباس شویی و خشک کن های هوشمند نیز در دسترس هستند.

برای مثال ، ناظران سیستم خانگی ممکن است یک موج الکتریکی را حس کنند و وسایل الکتریکی را خاموش کرده؛ یا مشکلات شبکه آب رسانی و لوله های یخ زده را شناسایی کرده تا از نشت آب در زیرزمین شما جلوگیری کنند.

مزایا و معایب خانه هوشمند

یکی از مزایای جذاب اتوماسیون خانگی ، فراهم کردن آرامش ذهن برای مالکان خانه است که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا خانه‌های خود را از راه دور کنترل کنند، و با خطراتی مانند یک قهوه ساز روشن مانده و یا دری که قفل نشده، مقابله کنند.

خانه‌های هوشمند برای سالمندان نیز مفید هستند و نظارتی را فراهم می آورد که به سالمندان کمک می کند تا به جای رفتن به آسایشگاه و یا نیاز به مراقبت ۲۴ / ۷ در خانه ، به راحتی و سلامت در خانه خود باقی بمانند.

خانه‌های هوشمند می‌توانند نیازهای کاربر را برآورده سازند. برای مثال، به محض اینکه به خانه رسیدید ، در پارکینگ شما باز می گردد ،  چراغ روشن خواهد شد، شومینه روشن شده و آهنگ‌های مورد علاقه شما از بلندگوی هوشمند شما پخش خواهد شد.

اتوماسیون خانگی همچنین به مصرف کنندگان کمک می‌کند تا کارایی را بهبود بخشند. به جای روشن گذاشتن تهویه مطبوع در تمام روز، یک سیستم خانگی هوشمند می‌تواند رفتار شما را یاد بگیرد و اطمینان حاصل کند که خانه تا زمانی که از محل کار به خانه می‌رسید، خنک شود. همین کار برای لوازم خانگی هم ممکن است.  با یک سیستم آبیاری هوشمند، تنها زمانی که نیاز است ، چمن شما با مقدار دقیق آبی که لازم است، آبیاری خواهد شد.

با اتوماسیون خانگی، انرژی، آب و منابع دیگر به طور موثر استفاده می‌شوند که به ذخیره منابع طبیعی و نیز  پول مصرف‌کننده کمک می‌کند.

با این حال، سیستم‌های اتوماسیون خانگی با توجه به ماهیت فنی خود، برای فراگیر شدن دچار مشکل هستند. اشکال خانه‌های هوشمند ، پیچیدگی درک شده آن‌ها است؛ برخی افراد با تکنولوژی مشکل دارند و یا با بروز اولین مشکل آن تسلیم می‌شوند.  تولیدکنندگان و اتحادیه‌های خانگی هوشمند در حال کار بر روی کاهش پیچیدگی و بهبود تجربه کاربر هستند تا آن را لذت بخش و سودمند برای کاربران با سطوح فنی مختلف فراهم سازند.

برای موثر بودن سیستم‌های اتوماسیون خانگی، دستگاه‌ها باید بدون توجه به اینکه چه کسی آن‌ها راتولید می‌کند ، با استفاده از همان پروتکل یا حداقل، تجهیزات مکمل ، قابل تعامل باشند.  چون در این بازار نوظهور، هنوز استاندارد طلایی برای اتوماسیون خانگی وجود ندارد.  با این حال، پیمان‌های استاندارد با تولید کنندگان و پروتکل‌ها برای تضمین قابلیت هم‌کاری و یک تجربه کاربر بدون مشکل هم‌کاری می‌کنند.

مساله مهم دیگر امنیت خانه های هوشمند است. در سال ۲۰۱۶ . یک گزارش توسط شرکت داده NTT نشان داد که ۸۰ ٪ مصرف کنندگان آمریکایی نگران امنیت داده‌های خانه هوشمند خود هستند.

اگر هکرها بتوانند به یک دستگاه هوشمند نفوذ کنند، ممکن است به طور بالقوه چراغ‌ها و آژیر خطر را خاموش کنند و درها را باز کنند و یک خانه بی‌دفاع را برای نفوذ باز بگذارند.  بعلاوه، هکرها می‌توانند به طور بالقوه به شبکه مالک دسترسی داشته باشند که منجر به حملات بدتر یا استخراج داده می‌شوند.

در اکتبر ۲۰۱۶،  Mirai IoT botnet قادر به از کار انداختن بخش‌هایی از اینترنت در مجموعه‌ای از حملات انکار سرویس ( DDoS ) با استفاده از دوربین‌ها، DVRs و مسیریاب‌هایی با امنیت نا کافی به عنوان نقاط ورودی بود.

علاوه بر امنیت، بسیاری ازمخالفان خانه های هوشمند نگران حریم خصوصی داده‌ها هستند. گزارش  NTTنشان داد که ۷۳ درصد از مصرف کنندگان نگران حریم خصوصی اطلاعات هستند که توسط دستگاه‌های خانگی هوشمند خود به اشتراک گذاشته می شوند. در حالی که ابزار خانگی هوشمند و تولید کنندگان پلت فرم ممکن است داده‌های مصرف‌کننده را جمع‌آوری کنند تا محصولات خود را سفارشی کرده و یا خدمات جدید و بهبود یافته را به مشتریان ارائه دهند، اعتماد و شفافیت برای تولید کنندگان در ایجاد اعتماد با کاربران محصولات هوشمند خود حیاتی هستند.

مرتبط : امنیت اینترنت اشیا اولویت اصلی در سال ۲۰۱۸ میباشد

چگونگی کارکرد خانه های هوشمند

خانه‌های تازه ساخته‌شده اغلب با زیرساخت های خانه هوشمند ساخته می‌شوند. از سوی دیگر، خانه‌های قدیمی‌تر می‌توانند با فن‌آوری‌های هوشمند سرو کار داشته باشند. با اینکه بسیاری از سیستم‌های خانگی هوشمند هنوز روی X10 یا Insteon کار می‌کنند ،  بلوتوث و Wi-Fi  نیز محبوبیت پیدا کرده‌اند.

Zigbee و Z – wave دوتا از رایج‌ترین پروتکل‌های ارتباطی خانگی هستند که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر دو فن‌آوری شبکه مش، از سیگنال‌های رادیویی کوتاه ، کم توان برای اتصال سیستم‌های هوشمند خانگی استفاده می‌کنند. با این که هر دو کاربردهای خانگی مشابه را هدف قرار می‌دهند، Z – wave  موج دارای دامنه‌ای از ۳۰ متر در مقایسه با  ۱۰ متر Zigbee است ، که Zigbee اغلب به عنوان پیچیده تر شناخته می‌شود. تراشه‌های Zigbee از چندین شرکت در دسترس هستند، در حالی که تراشه‌های Z – wave  تنها از Sigma Designs در دسترس هستند.

یک خانه هوشمند ، لوازم خانگی و وسایل هوشمند متفاوت نیست، در اصل تعدادی از دستگاه های مختلف است که با همکاری یک شبکه قابل کنترل از راه دور ایجاد کنند. تمام دستگاه‌ها توسط یک کنترل‌کننده اتوماسیون خانه کنترل می‌شوند، که غالبا یک هاب خانگی هوشمند نامیده می‌شوند. هاب خانگی هوشمند ابزاری سخت‌افزاری است که به عنوان نقطه مرکزی سیستم هوشمند خانگی عمل می‌کند و قادر به درک، پردازش داده فرآیند و ارتباط بی‌سیم می‌باشد و تمامی برنامه‌های مختلف را با یک برنامه خانگی هوشمند که می‌تواند از راه دور توسط صاحبان خانه کنترل شود، ادغام می‌کند. نمونه‌هایی از هاب خانگی هوشمند عبارتند از آمازون اکو، Google Home، Insteon Hub  Pro،  Samsung SmartThings و Wink Hub.

برخی سیستم‌های خانگی هوشمند را می توان از ابتدا ، به عنوان مثال، با استفاده از یک  RaspberryPi  یا یک تخته نمونه‌سازی دیگر، ایجاد کرد. ما بقی آنها  را می توان به عنوان یک کیت خانگی  که به عنوان یک پلتفرم خانگی هوشمند نیز شناخته می‌شود ، خریداری کرد؛ که حاوی قطعاتی است که برای شروع یک پروژه اتوماسیون خانگی مورد نیاز است.

در سناریوهای خانه هوشمند ساده، رویدادها می‌توانند برنامه‌ریزی و یا راه‌اندازی شوند. رویدادهای زمان‌بندی‌شده مبتنی بر ساعت، برای مثال، پایین آوردن کرکره‌ها در ساعت ۶ بعد از ظهر، در حالی که رویداده‌ای ناشی از راه‌اندازی بسته به کنش‌ها در یک سیستم خودکار هستند؛ برای مثال، هنگامی که گوشی هوشمند مالک  به در نزدیک می‌شود، قفل هوشمند باز شده و چراغ‌های هوشمند روشن می‌شوند.

یادگیری ماشین و هوش مصنوعی ( AI ) به طور فزاینده‌ای در سیستم‌های خانگی هوشمند محبوب می‌شوند، این فناوری ها به کاربردهای اتوماسیون خانگی اجازه می‌دهد تا با محیط‌های خود سازگار شوند. به عنوان مثال، سیستم‌های فعال با صوت مانند Amazon Echo یا Google Home ، شامل  دستیاران مجازی هستند که ترجیحات و الگوهای ساکنین را یاد گرفته و خانه هوشمند را برطبق آن شخصی سازی می کنند.

مرتبط : چالش های اینترنت اشیا و اشتباهات رایج در مورد IOT

منبع : TechTarget

ترجمه : تیم فنی سایسک


خانه هوشمند چیست ؟ اینترنت اشیا، یادگیری ماشین و هوش مصنوعی


 

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *