«Умный дом»: догоним ли мы Марка Цукерберга?

История умного дома

Первым шагом в создании умного дома стала реализация простой идеи — управлять различными приборами дома, не вставая с места. В 1950 году американский инженер Эмиль Матиас создал «Дом с кнопками», в котором предусмотрел пульт управления с многочисленными кнопками, которые управляли освещением, воротами гаража, шторами и другими устройствами.

В 1960 году был создан компьютер для управления домашним хозяйством ECHO IV. Он по определенным алгоритмам управлял системами вентиляции и кондиционирования, а также различными приборами. В нем можно было хранить различную полезную информацию, например электронную кулинарную книгу и др.

В 1975 был разработан первый стандарт управления домашними устройствами. Для передачи сигналов использовались обычная электрическая сеть. Система позволяла включать и выключать приборы и менять яркость света, получать данные о текущем состоянии приборов. Для управления использовался прообраз компьютерного интерфейса. Наличие стандарта позволило производителям выпускать устройства, которые легко было интегрировать в общую сеть.

Сам термин «умный дом» (Smart house) появился в 1984 году.

Как и в любых других сферах, популярность новых технологий росла с понижением цены их использования. С появлением смартфонов произошел переворот. На смену дорогим панелям управления, которые работают по закрытым протоколам, пришли смартфоны и планшеты, которые позволяют управлять устройствами через сеть интернет или по Wi-Fi.

Рис 1. Компьютер для управления домашним хозяйством Echo-IV, 1960 г.

Краткая справка по автоматизации и диспетчеризации

Любой «умный дом», которым оснащена квартира или громадный торговый комплекс, состоит из схожих элементов, которые можно разделить на три группы.

Нижний уровень автоматизации — это «железо», к которым относится так называемое «полевое оборудование» — все виды датчиков и исполнительных механизмов. Датчики собирают данные по температуре, влажности, составу атмосферы и т.п., а исполнительные механизмы (приводы) управляют заслонками, клапанами и подобными устройствами. Устройства нижнего уровня автоматизации «не думают», не выполняют никаких расчетов, а получают команды от оборудования среднего уровня.

Средний уровень — оборудования и устройства, которые выполняют расчеты на основании данных от датчиков и исполнительных механизмов, и передают результирующие команды различным приводам и другим рабочим устройствам. Оборудование среднего уровня — это прежде всего контроллеры управления (мини компьютеры), которые, собственно, и являются центрам автоматизации. У каждой вентиляционной установки, насосной станции, кондиционера, эскалатора или лифта есть свой контроллер, который в соответствии с заложенным в нем алгоритмом, выполняет функции управления своей системой.

Любая система имеет оборудование нижнего и среднего уровня, но не всегда обязательно существует верхний уровень автоматизации.

Верхний уровень — это оборудование и программное обеспечение, которое позволяет человеку с помощью компьютерного интерфейса следить и эффективно управлять всеми системами здания. Человеку в этом помогает графический интерфейс, базы данных статистической информации и различные вспомогательные программы.

Рис 2. Три уровня автоматизации в здании. Пояснения: АРМ - автоматизированное рабочее место (компьютер с монитором). Помещение КИП - помещение контрольно-измерительных приборов. Switch - устройство, которое соединяет несколько узлов компьютерной сети. Ethernet - компьютерная локальная сеть. 

Можно выделить три основных пути развития современной системы автоматизации и диспетчеризации.

1. Пришла эпоха, когда система автоматизации и диспетчеризации здания становится своего рода «социальной сетью», которая позволяет соединить в одном удобном интерфейсе людей и устройства в различных сочетаниях, например: пользователь-оборудование, пользователь-управляющая компания, управляющая компания-оборудование, оборудование-оборудование и др.
2. Второе глобальное изменение, которое, очевидно, станет тенденцией на многие годы – это сбор колоссального количества данных обо всем происходящем в здании, их скрупулезный анализ и использования результатов для повышения эффективности и удобства работы здания и его населения.
3. Третий прорыв – роботизация, искусственный интеллект и все большая самостоятельность в функционировании оборудования, освобождая человека от рутинных и непродуктивных действий.

Автоматизация здания, как «социальная сеть»

Что умеет любая социальная сеть, скажем Facebook? Она знает, где вы бываете, что вы любите, каков ваш круг общения, что покупаете и прочее. Это, безусловно делает вашу личную жизнь менее личной, но в обмен ведь вы можете получить гораздо больше — общаться с друзьями, продвигать свой бизнес, расширять связи, получать доступ к интересному контенту и т.п.

Можно сказать, что сейчас «умный дом» стремиться к тому же – принципиально увеличить объем и качество общения как между всеми лицами, имеющими хоть какое-то отношение к этому зданию, так и между людьми и устройствами, наполняющими это здание.

Для «подключения» к этой «социальной сети» нужен смартфон с установленным приложением, а также может понадобиться брелок со встроенной радиометкой. Как только вы приблизитесь к зданию, система контроля доступа сама откроет вам шлагбаум автостоянки, без вашей помощи распахнет двери, вызовет лифт, отправит его на нужный этаж.

Если на ваш смартфон поступит звонок и видеоизображение от домофона, то коснувшись экрана вы сможете открыть двери посетителю. Курьеру вы дистанционно можете открыть доступ в ячейку депозитария, в которую он сможет поместить посылку. Вы также можете подключиться к видеокамерам, к которым у вас, как у жильца, есть доступ.

Поскольку современные здания стремятся к многофункциональности, на одной территории вполне могут разместиться кафе и рестораны, магазины, химчистка и другие бытовые сервисы, фитнес центр, небольшой кинотеатр и т.п., то вы через то же общедомовое приложение сможете заказать столик, уборку, доставку еды и т.п.

Рис 3. Приложение для жителей жилого комплекса

Также через приложение вы можете общаться со службой эксплуатации и управляющей компанией – оставлять заявки, передавать показания счетчиков, оплачивать счета, вести переписку.

Поскольку приложение довольно много знает о вас (какая у вас машина, ваш график работы, знает всех ваших членов семьи, их возраст, дни рождения, ваши привычки), то открываются новые возможности для рекламодателей. Поэтому в лифте или приложении вам покажут предельно персонализированную рекламу со специальными предложениями.

Одной из серьезных проблем систем автоматизации прошлого было отсутствие единой платформы, которая объединяла бы все устройства. Зачастую производители тех или иных шкафов управления не позволяли получать доступ к внутренним алгоритмам кого бы то ни было, за исключением собственной сервисной службы. Поэтому «подружить» различные системы было крайне сложно.

Теперь это уходит в прошлое. Современные программные продукты позволяют в одном приложении не только управлять общедомовыми устройствами и службами, но и, придя домой, с помощью этого же приложения включать кондиционер в спальне, свет в коридоре, музыку на кухне и т.п.

Сбор и анализ данных

Девиз любой системы автоматизации – «вы не можете управлять тем, что вы не можете измерить», иначе говоря, управлять чем-то можно, только если в распоряжении есть сведения об этом.

Чтобы реализовать все функции современного интеллектуального здания требуется сбор гигантского количества информации. Она поступает от каждого смартфона каждого жителя/сотрудника, от меток каждого посетителя, с сотен камер и домофонов, а также от тысяч датчиков, сенсоров, реле.

Далее она подлежит обработке, анализу и передаче в виде точных команд исполнительным механизмам, сервоприводам, замкам, выключателям, экранам и т.п.

Рис 4. Умному дому доступен гигантский объем данных для анализа

Дом Марка Цукерберга

В 2016 году Марк Цукерберг решил разработать и реализовать систему управления его собственным домом на основе искусственного интеллекта. При этом разработку искусственного интеллекта Марк выполнял самостоятельно, а в качестве исполнительных устройств он использовал доступное на рынке оборудование (аудиоколонки, приводы, лампы и т.п.).

Основой пользовательского интерфейса стал цифровой дворецкий «Джарвис» (в честь голосового помощника Тони Старка в «Железном человеке»), который голосом Моргана Фримена вступает в общение с хозяином.

Рис 5. Скромный дом семьи Цукербергов

Искусственный интеллект является основным отличием умного дома Цукерберга от обычной системы автоматизации и диспетчеризации домов, которая управляется с помощью приложений смартфонов.

Цукерберг научил Джарвиса распознавать свой голос и голос его жены Присциллы, поэтому тот умеет проигрывать разную музыку, в зависимости от того, кто к нему обратился. Если же виртуальный помощник выберет не совсем то, что нужно, можно просто сказать: «это не то, включи что-нибудь легкое и веселое», и тот исправит свою ошибку.

«В целом я заметил, что мы (он сам, жена Присцилла) чаще отдаем общие указания, а не просим включить что-то конкретное, — пишет Цукерберг. — Насколько мне известно, ни один коммерческий продукт не умеет сейчас выполнять общие просьбы. Мне кажется, это отличная возможность».

Цукерберг подключил к своей системе технологию распознавания лиц Facebook, чтобы Джарвис мог определять личность гостей по камерам у входной двери:

«Я создал простой сервер, который постоянно следит за камерами и обрабатывает двухэтапный процесс. Сначала он запускает поиск лиц, чтобы определить, есть ли кто-нибудь в поле зрения, а затем распознавание, чтобы понять, кто конкретно пришел. После определения личности сервер проверяет мой список гостей, чтобы узнать, жду ли я этого человека. Если все в порядке, дверь открывается, и Джарвис сообщает мне, что пришли гости».

Общаться с цифровым дворецким можно голосом или через мессенджер Facebook, например, «выключи свет в спальне».

«Меня очень удивил тот факт, что когда у меня возникал выбор, как же общаться с Джарвисом — с помощью сообщений или голоса, чаще всего, я выбирал первое. В основном я так поступаю, потому что такой вид общения меньше беспокоит окружающих. Если я хочу попросить искусственный интеллект сделать что-то, связанное со всеми присутствующими, например, включить музыку для гостей, то голосовая команда будет уместной. Но чаще всего лучше просто отправить Джарвису сообщение.

Точно так же, когда Джарвис обращается ко мне, я предпочитаю, чтобы он делал это не голосом, а с помощью сообщений. Голос может перебить разговор, а что касается текстовых сообщений, то вы сами решаете, когда их прочитать».

Рис 6. Переписка Цукерберга и Джарвиса («Убавь свет в спальне», «Включи отопление»…)

Самое умное офисное здание в мире

Рис 7. Офис компании Deloitte в Амстердаме

Такое звание носит штаб-квартира компании Deloitte, расположившейся в Амстердаме.
Остановимся только на самых интересных особенностях этого здания.

Рис 8. 25% площади здания — места для общения

Философия этого здания — создать условия для более плотного общения сотрудников между собой. В здании нет закрепленных за сотрудниками рабочих мест, они могут разместиться на любом свободном. В офисе около 25% площади занимают пространства для совещаний и отдыха. Может показаться, что общение между собой — это пустая трата времени сотрудников, но, учитывая, как много ошибок в работе над сложным проектом возникает из-за отсутствия должной коммуникации и сотрудничества между членами команды, то создание способствующей общению атмосферы может оказаться вполне хорошей идеей.

Каждый сотрудник устанавливает на свой смартфон приложение, которое подключает человека к экосистеме этого здания.

Рис 9. Мобильное приложение офисного здания Edge

Когда человек заезжает на парковку, приложение направит его на свободное место, система контроля доступа откроет доступ, просканировав лицо. Системы вентиляции, кондиционирования и освещения, зная предпочтения сотрудника, настроят привычное ему окружение без всякого участия с его стороны.

Система управления здания, имея доступ к графику встреч, забронирует переговорные, заранее подготовят их к встрече (настроит температуру, подключит системы конференцсвязи, проектор и т.п.), сообщит секретарю о приходе гостей и т.п.

Кофемашина запомнит предпочтения и будет наливать именно тот кофе, который человек любит.

Вообще, в этом здании почти все подключено к локальной сети и устройства имеют индивидуальные IP-адреса, поэтому постоянно происходит сбор информации: о том, какие кофе-машины должны быть пополнены, какие туалеты наиболее популярны, в каких принтерах обычно быстрее заканчивается бумага, какие светильники чаще горят, а значит требуют очистки и так до бесконечности.

К счастью или нет, но постепенно функции административно-хозяйственного отдела переходят к команде системных администраторов.

Рис 10. Робот-охранник днем заряжается, а ночью патрулирует офис, используя датчики движения. Видеокамера записывает все инциденты.

Конфиденциальность

Важно знать, что ни руководство, ни какие-либо другие лица не имеют доступа к персональным данным сотрудников. Согласно законам о защите персональных данных никто не вправе отслеживать местонахождение сотрудников, получать информацию о том, сколько встреч они пропустили или сколько раз использовали гараж.

Вопросы стоимости

Еще 10 лет назад системы автоматизации и диспетчеризации обходились примерно в 7-10% от стоимости инженерных систем. Сюда входили контроллеры, датчики, кабели, монтажные и пуско-наладочные работы.

В ультрасовременном здании дороже обходятся не только шкафы управления, но и значительно увеличивается стоимость конечных исполнительных механизмов и оконечных элементов. Ведь теперь каждая лампа должна быть управляема со смартфона, кофемашина должна подключаться к локальной сети, на вентиляционных решетках должен быть клапан с приводом и т.п. Следовательно, появляются километры проводов и кабеленесущих конструкций, растут трудозатраты на работы.

Как следствие, в ультрасовременном умном здании мы можем говорить об увеличении стоимости инженерных систем на 20-30%.

Автор: Александр Иванов, ООО «Траст инжиниринг»

www.trusteng.ru