Устройство, превращающее комнату в «умную»

Разработанное устройство – обычная плата с сенсорами, которая при этом способна следить за многими явлениями в комнате, включая шумы, вибрации, свет, уровень тепла, электромагнитное излучение и температуру.

Устройство, превращающее комнату в «умную»
Фото: zetsila

На собранных данных применяются современные технологии машинного обучения, и с помощью такой обработки комплект сенсоров может в итоге определить, какую воду включили в кране или даже сколько бумажных полотенец было использовано.

Устройство с девятью сенсорами

«Идея – в том, что как только такое устройство включается в розетку, комната становится «умной» средой» – рассказывает Джирад Лапут, аспирант университета Карнеги-Меллона. «Не нужно покупать дорогие «умные» приспособления, которые, к тому же, нельзя связать друг с другом, или же покрывать помещение сотнями сенсоров, что сложно поддерживать и портит интерьер комнаты. Достаточно подключить эту платформу в сеть».

Функционирование «умного дома» и, вообще, «умной» среды требует непрерывного поступления необходимой для анализа сенсорной информации. В проекте были охвачены все сенсорные замеры, существующие в коммерческих и научно-технических приборах для поступления информации, кроме, разве что, камеры, по этическим соображениям и из-за съёмки частной собственности.

Синтетические сенсоры

Концепция Лапута и его коллег-изобретателей из Института взаимодействий человека и компьютера при университете названа «синтетические сенсоры», и она основана на анализе поступающих данных из базовых установленных на платформе физических сенсоров. «Сырая» сенсорная информация может быть эффективно обработана, в результате чего удаётся отлеживать десятки сложных, составных бытовых процессов, проходящих в обычной комнате квартиры – в той же кухне.

Устройство, превращающее комнату в «умную»
Фото: sovetexpert

Синтетические сенсоры имеют иерархию уровней, начинающуюся в нуле с информации, считанной из внешней среды. Далее для комбинирования и анализа данных применяется машинное обучение, с повышением уровней дающее более комплексную аналитическую оценку событий извне. На первом уровне распознавания конечная программа может, к примеру, определить, идёт ли сейчас вода из крана, или же зафиксировать, что кто-то достал бумажное полотенце.

Умения устройства

«Умный» сенсор имеет поистине удивительные способности по различению событий в быту: он может «понять», что заработал блендер, кофемолка, что включили миксер – и всё это всего лишь по шумам и вибрациям.

Возможности платформы повышаются на следующих уровнях синтетических сенсоров, и поэтому получается не только узнать, включён ли бытовой прибор – также определяются состояния, в которых он находится: для, например, микроволновки, устройство определяет, открыта ли её дверца, ведётся ли на данный момент готовка еды; узнаёт, что микроволновка закончила работу.

Синтетические сенсоры 2 уровня выявляют более интересные бытовые и офисные процессы: используя выход из сенсоров 1-го уровня с данными о работе крана, на 2-м уровне уже можно узнать, сколько вытекло воды; для машины с бумажными полотенцами платформа, пользуясь сенсором ниже по уровню, скажет, сколько бумажных полотенец взяли за день, и даже сообщит число употреблённых рулонов.

Второй «синтетический» уровень, учитывающий индивидуальные определённые свойства, позволяет создавать приложения, полноценно отслеживающие состояние некоторых бытовых и офисных приборов в любой момент. Следующие уровни дадут создавать вспомогательные приложения для умных домов, анализирующие и фиксирующие текущие состояния для ещё более сложных и комплексных приборов и процессов. Одним из многих прикладных применений такой платформы могут быть системы, оповещающие о важных состояниях приборов и систем дома, предоставляющие целое множество удобств и повышающие безопасность помещения. Сенсорные платформы можно установить в каждой комнате, связать их показатели в одном приложении, уже тем самым организовав требуемую для работы умного дома инфраструктуру, предоставляющую нужную ему информацию в полном объёме.