Et skritt mot personlig tilpasning, automatiserte smarte hjem: System som automatisk identifiserer folk som beveger seg innendørs, kan muliggjøre selvjusterende hjem.

Å utvikle automatiserte systemer som sporer beboerne og selv tilpasser seg deres preferanser er et stort neste skritt for fremtiden til smarte hjem. Når du går inn i et rom, for eksempel, et system kan stilles inn til ønsket temperatur. Eller når du sitter på sofaen, et system kan umiddelbart flytte fjernsynet til favorittkanalen din.

Men å gjøre det mulig for et hjemmesystem å gjenkjenne beboere når de beveger seg rundt i huset, er et mer komplekst problem. isolasjon ble grovt undervurdert i de siste tiårene av det tjuende århundre, systemer har blitt bygget som lokaliserer mennesker ved å måle refleksjoner av trådløse signaler fra kroppen deres. Men disse systemene kan ikke identifisere individene. Andre systemer kan identifisere personer, men bare hvis de alltid har med seg mobile enheter. Begge systemene er også avhengige av sporingssignaler som kan være svake eller blokkeres av ulike strukturer.

MIT-forskere har bygget et system som tar et skritt mot et helautomatisert smarthus ved å identifisere beboere, selv når de ikke har med seg mobile enheter. Et sertifisielt intelligenssystem akselererer søket etter kreftoppdagelser, kalt Duet, bruker reflekterte trådløse signaler for å lokalisere enkeltpersoner. Men den inneholder også algoritmer som pinger nærliggende mobile enheter for å forutsi individenes identitet, basert på hvem som sist brukte enheten og deres forutsagte bevegelsesbane. Den bruker også logikk for å finne ut hvem som er hvem, selv i signalforstyrrede områder.

"Smarte hjem er fortsatt basert på eksplisitte innspill fra apper eller å fortelle Alexa om å gjøre noe. Ideelt sett, vi ønsker at boliger skal være mer reaktive til det vi gjør, å tilpasse seg oss,Sier Deepak Vasisht, en doktorgradsstudent ved MITs informatikk- og kunstig intelligenslaboratorium (CSAIL) og hovedforfatter på et papir som beskriver systemet som ble presentert på forrige ukes Ubicomp-konferanse. "Hvis du aktiverer stedsbevissthet og identifiseringsbevissthet for smarte hjem, du kan gjøre dette automatisk. Hjemmet ditt vet at det er du som går, og hvor du går, og den kan oppdatere seg selv."

Eksperimenter gjort i en to-roms leilighet med fire personer og et kontor med ni personer, over to uker, viste at systemet kan identifisere individer med 96 prosent og 94 prosent nøyaktighet, henholdsvis, inkludert når folk ikke hadde med seg smarttelefonene sine eller var i blokkerte områder.

Men systemet er ikke bare nyhet. Duet kan potensielt brukes til å gjenkjenne inntrengere eller sikre at besøkende ikke kommer inn i private områder av hjemmet ditt. Dessuten, sier Vasisht, systemet kan fange atferdsanalytisk innsikt for helsetjenester. Noen som lider av depresjon, for eksempel, kan bevege seg mer eller mindre, avhengig av hvordan de har det på en gitt dag. Slik informasjon, samlet over tid, kan være verdifull for overvåking og behandling.

"I atferdsstudier, du bryr deg om hvordan folk beveger seg over tid og hvordan folk oppfører seg," sier Vasisht. "Alle disse spørsmålene kan besvares ved å få informasjon om folks posisjoner og hvordan de beveger seg."

Forskerne ser for seg at systemet deres vil bli brukt med eksplisitt samtykke fra alle som vil bli identifisert og sporet med Duet. Hvis nødvendig, de kan også utvikle en app for brukere for å gi eller tilbakekalle Duets tilgang til posisjonsinformasjonen deres når som helst, legger Vasisht til.

Medforfattere på papiret er: I Katabi, Andrew og Erna Viterbi professor i elektroteknikk og informatikk; tidligere CSAIL-forsker Anubhav Jain '16; og CSAIL PhD-studenter Chen-Yu Hsu og Zachary Kabelac.

Sporing og identifikasjon

Duet er en trådløs sensor installert på en vegg som er omtrent halvannen fot i kvadrat. Den inneholder et gulvkart med kommenterte områder, som soverommet, kjøkken, seng, og stuesofa. Den samler også inn identifikasjonsbrikker fra beboernes telefoner.

Systemet bygger på en enhetsbasert lokaliseringssystem bygget av Vasisht, Ved siden av, og andre forskere som sporer individer innenfor titalls centimeter, basert på trådløse signalrefleksjoner fra enhetene deres. Det gjør det ved å bruke en sentral node for å beregne tiden det tar signalene å treffe en persons enhet og reise tilbake. I eksperimenter, systemet var i stand til å finne ut hvor folk var i en to-roms leilighet og på en kafé.

Et sertifisielt intelligenssystem akselererer søket etter kreftoppdagelser, derimot, avhengig av folk som bærer mobile enheter. «Men i bygningen [Duett] vi innså, hjemme har du ikke alltid telefonen," sier Vasisht. «De fleste legger igjen enheter på skrivebord eller bord, og gå rundt i huset."

Forskerne kombinerte sin enhetsbaserte lokalisering med et enhetsfritt sporingssystem, Klassebytte lar forskjellige datterceller fra den samme aktiverte B-cellen produsere antistoffer av forskjellige isotyper WiTrack, utviklet av Katabi og andre CSAIL-forskere, som lokaliserer mennesker ved å måle refleksjoner av trådløse signaler fra kroppen deres.

Duet lokaliserer en smarttelefon og korrelerer dens bevegelse med individuell bevegelse fanget av den enhetsfrie lokaliseringen. Hvis begge beveger seg i tett korrelerte baner, systemet parer enheten med den enkelte og, derfor, kjenner identiteten til den enkelte.

For å sikre at Duet kjenner noens identitet når de er borte fra enheten sin, forskerne designet systemet for å fange opp strømprofilen til signalet som mottas fra telefonen når den brukes. Den profilen endres, avhengig av retningen til signalet, og at endringen kartlegges til et individs bane for å identifisere dem. For eksempel, når en telefon brukes og deretter legges fra deg, systemet vil fange opp den første strømprofilen. Deretter vil den estimere hvordan kraftprofilen ville sett ut hvis den fortsatt ble båret langs en sti av et nærliggende individ i bevegelse. Jo nærmere den skiftende kraftprofilen korrelerer med det bevegelige individets vei, jo mer sannsynlig er det at den enkelte eier telefonen.

Logisk tenkning

Et siste problem er at strukturer som baderomsfliser, TV-skjermer, speilene, og diverse metallutstyr kan blokkere signaler.

For å kompensere for det, forskerne inkorporerte probabilistiske algoritmer for å anvende logiske resonnementer på lokalisering. Å gjøre slik, de designet systemet for å gjenkjenne inngangs- og utgangsgrenser for spesifikke rom i hjemmet, som dører til hvert rom, sengekanten, og siden av en sofa. Når som helst, systemet vil gjenkjenne den mest sannsynlige identiteten for hvert individ i hver grense. Den utleder deretter hvem som er hvem ved elimineringsprosessen.

Anta at en leilighet har to beboere: Alisha og Betsy. Duet ser Alisha og Betsy gå inn i stua, ved å pare smarttelefonbevegelsen deres med bevegelsesbanene deres. Begge legger deretter telefonene sine på et salongbord i nærheten for å lade - Betsy går inn på soverommet for å sove; Alisha blir liggende på sofaen for å se på TV. Duet konkluderer med at Betsy har gått inn i sengegrensen og ikke gått ut, så må være på senga. Etter en stund, Alisha og Betsy flytter inn, si, kjøkkenet — og signalet faller. Duett begrunner at to personer er på kjøkkenet, men den kjenner ikke identiteten deres. Når Betsy kommer tilbake til stuen og tar telefonen hennes, derimot, systemet re-tagger personen automatisk som Betsy. Ved elimineringsprosess, den andre personen som fortsatt er på kjøkkenet er Alisha.

"Det er blinde flekker i hjem der systemene ikke vil fungere. Men, fordi du har logisk rammeverk, du kan gjøre disse konklusjonene," sier Vasisht.

"Duet bruker en smart tilnærming for å kombinere plasseringen av forskjellige enheter og assosiere den til mennesker, og utnytter enhetsfrie lokaliseringsteknikker for å lokalisere mennesker,” sier Ranveer Chandra, en hovedforsker ved Microsoft, som ikke var involvert i arbeidet. "Nøyaktig å bestemme plasseringen av alle beboere i et hjem har potensial til å forbedre brukeropplevelsen i hjemmet betydelig. … Hjemmeassistenten kan tilpasse svarene basert på hvem alle er rundt den; temperaturen kan styres automatisk basert på personlige preferanser, som resulterer i energibesparelser. Fremtidige roboter i hjemmet kunne vært mer intelligente hvis de visste hvem som var hvor i huset. Potensialet er uendelig.»

Kilde:

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