Ein Schritt in Richtung personalisierte, automatisierte Smart Homes: Ein System, das automatisch Personen identifiziert, die sich in Innenräumen bewegen, könnte sich selbst anpassende Häuser ermöglichen.

Die Entwicklung automatisierter Systeme, die die Bewohner verfolgen und sich selbst an ihre Vorlieben anpassen, ist ein wichtiger nächster Schritt für die Zukunft des Smart Home. Wenn du ein Zimmer betrittst, zum Beispiel, ein System könnte auf Ihre bevorzugte Temperatur eingestellt werden. Oder wenn du auf der Couch sitzt, ein System könnte den Fernseher sofort auf Ihren Lieblingskanal umschalten.

Es ist jedoch ein komplexeres Problem, einem Heimsystem zu ermöglichen, Bewohner zu erkennen, während sie sich im Haus bewegen. Vor kurzem, Systeme wurden gebaut, die Menschen lokalisieren, indem sie die Reflexionen von Funksignalen an ihren Körpern messen. Aber diese Systeme können die Personen nicht identifizieren. Andere Systeme können Personen identifizieren, aber nur, wenn sie ihre mobilen Geräte immer dabei haben. Beide Systeme sind auch auf Tracking-Signale angewiesen, die schwach sein können oder durch verschiedene Strukturen blockiert werden können.

MIT-Forscher haben ein System entwickelt, das einen Schritt in Richtung vollautomatisiertes Smart Home geht, indem es die Bewohner identifiziert, auch wenn sie keine mobilen Geräte dabei haben. Das System, genannt Duett, verwendet reflektierte Funksignale, um Personen zu lokalisieren. Aber es enthält auch Algorithmen, die nahegelegene Mobilgeräte anpingen, um die Identität der Personen vorherzusagen, basierend darauf, wer das Gerät zuletzt verwendet hat und dessen vorhergesagter Bewegungsverlauf. Es verwendet auch Logik, um herauszufinden, wer wer ist, auch in signalarmen Bereichen.

„Smart Homes basieren immer noch auf expliziten Eingaben von Apps oder auf Befehlen von Alexa, etwas zu tun. Im Idealfall, Wir möchten, dass Häuser besser auf das reagieren, was wir tun, sich an uns anpassen,“ sagt Deepak Vasisht, Doktorand in der Informatik und Artificial Intelligence Laboratory des MIT (CSAIL) und Hauptautor eines Papiers, das das System beschreibt, das letzte Woche auf der Ubicomp-Konferenz vorgestellt wurde. „Wenn Sie Standorterkennung und Identifikationserkennung für Smart Homes aktivieren, du könntest das automatisch machen. Dein Zuhause weiß, dass du gehst, und wo du gehst, und es kann sich selbst aktualisieren.“

Experimente in einer Zweizimmerwohnung mit vier Personen und einem Büro mit neun Personen, über zwei Wochen, zeigte, dass das System Personen identifizieren kann mit 96 Prozent und 94 Prozent Genauigkeit, beziehungsweise, auch wenn Personen ihr Smartphone nicht bei sich trugen oder sich in gesperrten Bereichen befanden.

Aber das System ist nicht nur neu. Duet könnte möglicherweise verwendet werden, um Eindringlinge zu erkennen oder sicherzustellen, dass Besucher keine privaten Bereiche Ihres Hauses betreten. Außerdem, Vasisht sagt, das System könnte verhaltensanalytische Erkenntnisse für Anwendungen im Gesundheitswesen erfassen. Jemand, der an Depressionen leidet, zum Beispiel, kann sich mehr oder weniger bewegen, je nachdem, wie sie sich an einem bestimmten Tag fühlen. Solch eine Information, im Laufe der Zeit gesammelt, könnte für Überwachung und Behandlung wertvoll sein.

„In Verhaltensstudien“, Sie interessieren sich dafür, wie sich die Menschen im Laufe der Zeit bewegen und wie sich die Menschen verhalten,“ sagt Vasisht. „All diese Fragen können beantwortet werden, indem man Informationen über den Standort der Menschen und ihre Bewegungen erhält.“

Die Forscher stellen sich vor, dass ihr System mit ausdrücklicher Zustimmung von jedem verwendet wird, der mit Duet identifiziert und verfolgt wird. Wenn benötigt, Sie könnten auch eine App entwickeln, mit der Benutzer Duet jederzeit den Zugriff auf ihre Standortinformationen gewähren oder widerrufen können, Vasisht fügt hinzu.

Co-Autoren auf dem Papier sind: In Katabi, der Andrew und Erna Viterbi Professor für Elektrotechnik und Informatik; ehemaliger CSAIL-Forscher Anubhav Jain ’16; und CSAIL-Doktoranden Chen-Yu Hsu und Zachary Kabelac.

Verfolgung und Identifizierung

Duet ist ein drahtloser Sensor, der an einer etwa anderthalb Quadratmeter großen Wand installiert ist. Es enthält eine Grundrisskarte mit annotierten Bereichen, wie das Schlafzimmer, Küche, Bett, und Wohnzimmercouch. Es sammelt auch Identifikations-Tags von den Telefonen der Insassen.

Das System baut auf einem gerätebasierten Lokalisierungssystem gebaut von Vasisht, Benachbart, und andere Forscher, die Personen innerhalb von zehn Zentimetern verfolgen, basierend auf drahtlosen Signalreflexionen von ihren Geräten. Dies geschieht, indem ein zentraler Knoten verwendet wird, um die Zeit zu berechnen, die die Signale benötigen, um das Gerät einer Person zu treffen und zurückzureisen. In Experimenten, das System konnte feststellen, wo sich Personen in einer Zweizimmerwohnung und in einem Café aufhielten.

Das System, jedoch, auf Menschen angewiesen, die mobile Geräte tragen. „Aber im Bauen [Duett] wir realisierten, Zuhause trägt man nicht immer sein Handy,“ sagt Vasisht. „Die meisten Leute lassen Geräte auf Schreibtischen oder Tischen, und um das Haus herumgehen.“

Die Forscher kombinierten ihre gerätebasierte Lokalisierung mit einem gerätelosen Tracking-System, namens WiTrack, entwickelt von Katabi und anderen CSAIL-Forschern, das Menschen lokalisiert, indem es die Reflexionen von Funksignalen an ihren Körpern misst.

Duet lokalisiert ein Smartphone und korreliert seine Bewegung mit der individuellen Bewegung, die von der gerätelosen Lokalisierung erfasst wird. Wenn sich beide auf eng korrelierten Trajektorien bewegen, das System koppelt das Gerät mit der Person und, deshalb, kennt die Identität der Person.

Um sicherzustellen, dass Duet die Identität einer Person kennt, wenn diese nicht an ihrem Gerät ist, Die Forscher haben das System so konzipiert, dass es das Leistungsprofil des vom Telefon empfangenen Signals erfasst, wenn es verwendet wird.. Dieses Profil ändert sich, je nach Ausrichtung des Signals, und diese Veränderung auf die Flugbahn einer Person abgebildet werden, um sie zu identifizieren. Beispielsweise, wenn ein Telefon benutzt und dann abgelegt wird, das System erfasst das anfängliche Leistungsprofil. Dann wird geschätzt, wie das Leistungsprofil aussehen würde, wenn es noch von einer sich in der Nähe bewegenden Person auf einem Weg getragen würde. Je näher das sich ändernde Leistungsprofil mit dem Weg der sich bewegenden Person korreliert, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Person das Telefon besitzt.

Logisches Denken

Ein letztes Problem ist, dass Strukturen wie Badezimmerfliesen, Fernsehbildschirme, Spiegel, und verschiedene Metallgeräte können Signale blockieren.

Um das auszugleichen, die Forscher integrierten wahrscheinlichkeitstheoretische Algorithmen, um logische Schlussfolgerungen auf die Lokalisierung anzuwenden. Um dies zu tun, Sie haben das System entwickelt, um Ein- und Ausgangsgrenzen bestimmter Räume im Haus zu erkennen, wie Türen zu jedem Zimmer, das bett, und die Seite einer Couch. Jeder Zeit, das System erkennt die wahrscheinlichste Identität für jedes Individuum in jeder Grenze. Daraus wird dann abgeleitet, wer wer ist, durch Eliminierungsverfahren.

Angenommen, eine Wohnung hat zwei Bewohner: Alisha und Betsy. Duett sieht Alisha und Betsy ins Wohnzimmer gehen, indem sie ihre Smartphone-Bewegung mit ihren Bewegungsbahnen koppeln. Beide lassen dann ihre Telefone auf einem nahegelegenen Couchtisch, um sie aufzuladen – Betsy geht ins Schlafzimmer, um ein Nickerchen zu machen; Alisha bleibt auf der Couch, um fernzusehen. Duet schließt daraus, dass Betsy die Bettgrenze betreten und nicht verlassen hat, muss also auf dem bett sein. Nach einer Weile, Alisha und Betsy ziehen ein, sagen, die Küche – und das Signal fällt aus. Duettgründe, dass zwei Personen in der Küche sind, aber es kennt ihre Identitäten nicht. Als Betsy ins Wohnzimmer zurückkehrt und ihr Telefon abnimmt, jedoch, das System markiert die Person automatisch erneut als Betsy. Durch Ausschlussverfahren, Die andere Person, die noch in der Küche ist, ist Alisha.

„Es gibt tote Winkel in Häusern, in denen Systeme nicht funktionieren. Aber, weil du einen logischen Rahmen hast, Sie können diese Schlussfolgerungen ziehen,“ sagt Vasisht.

„Duet verfolgt einen intelligenten Ansatz, den Standort verschiedener Geräte zu kombinieren und mit Menschen zu verknüpfen, und nutzt gerätefreie Lokalisierungstechniken zur Lokalisierung von Menschen,“ sagt Ranveer Chandra, ein leitender Forscher bei Microsoft, der nicht an der Arbeit beteiligt war. „Die genaue Bestimmung des Standorts aller Bewohner eines Hauses hat das Potenzial, das Wohnerlebnis der Benutzer erheblich zu verbessern. … Der Heimassistent kann die Antworten basierend darauf personalisieren, wer alle um ihn herum sind; die Temperatur kann automatisch nach persönlichen Vorlieben geregelt werden, dadurch Energieeinsparungen. Künftige Roboter im Haus könnten intelligenter sein, wenn sie wüssten, wer sich wo im Haus befindet. Das Potenzial ist endlos.“

Quelle:

http://news.mit.edu, von Rob Matheson