Аннотация. Статья посвящена описанию технологии интернет вещей и ее влияния на повседневную жизнь людей посредством организации системы умный дом. Авторами рассмотрен пример реализации системы умного дома одного из самых популярных сервисов в России – Яндекса. Предложены варианты применения искусственного интеллекта Алиса на занятиях по робототехнике.
Ключевые слова: Интернет вещей, умный дом, датчик, умный объект, голосовой помощник Алиса.
Интеллектуальные вещи уже занимают естественное место в нашей повседневной жизни. По мере продолжения цифровизации их количество растет, создаются новые умные и полезные среды. Это приводит к увеличению количества источников данных для управления и анализа.
Так, за последнее десятилетие интернет вещей (от английского «Internet of Things», сокращенно IoT) стал одной из важнейших передовых технологий текущего века. Благодаря возможности подключения бытовых предметов к сети Интернет люди теперь могут свободно «общаться» с окружающими их вещами. Кроме того, такая возможность коммуникации появилась и между физическими объектами, которые научились обмениваться данными и беспрепятственно собирать их с минимальной помощью человека. Такие объекты называются «умными» – это устройства, которые могут автоматически выполнять определенный набор заданных программ и имеют выход в Интернет [7]. В мире передовых технологий, где живые существа, предметы и явления связаны между собой, системы имеют возможность считывать и анализировать каждое взаимодействие между подключенными вещами. Физический мир встречается с цифровым миром – и они сотрудничают [12].
Для интернета вещей не существует уникального определения, которое было бы приемлемо для мирового сообщества пользователей. Общей для всех является идея о том, что интернет вещей – это всеобъемлющая сеть интеллектуальных объектов, обладающих способностью самоорганизовываться, обмениваться информацией, данными и ресурсами, реагируя на изменения окружающей среды [9, с. 96].
Такие умные объекты могут быть абсолютно разными по своим характеристикам, размерам и мощностям – от промышленных роботов, работающих на АЭС, до мелких бытовых предметов, которыми человек пользуется ежедневно (зубная щетка, ремень, подушка). Их ценность заключается в огромном количестве данных, которые они могут собирать, анализировать и обменивать в режиме реального времени, а также раскрывать на основе этого новые идеи и побуждать объекты к новым действиям. Стоит отметить, что вещи «общаются» между собой без человеческого взаимодействия с помощью IP-соединения.
Устройства имеют датчики, которые собирают данные, передающиеся через облако и интегрирующиеся с программным обеспечением. Программное обеспечение анализирует и передает полученную информацию пользователям через мобильное приложение или веб-сайт. Объединение данных с устройств, подключенных к системе, происходит при подключении к платформе IoT – она осуществляет анализ поступающей информации, определяет какая является наиболее полезной, а какую можно безопасно игнорировать, и обменивается ей с приложениями, которые использует человек для удовлетворения своих потребностей [6].
Интернет вещей предлагает множество преимуществ, начиная от повседневного домашнего использования и заканчивая промышленным мониторингом и производством. Повышение безопасности, эффективности и управление временем – лишь некоторые из положительных сторон IoT [10].
По мере того, как мы продвигаемся к более взаимосвязанному технологическому будущему, быстрое развитие интернета вещей ставит вопрос о том, как скоро это повлияет на жизнь обычного человека.
В 1999 году британский ученый Кевин Эштон ввёл определение и описал Интернет вещей как концепцию пространства, в котором объекты (вещи) объединяются между собой и взаимодействуют друг с другом и окружающей средой при помощи встроенных средств и технологий [4]. Позднее Роб Ван Краненбург, основатель Европейского совета по IoT, выделил четырёхуровневую классификацию интернета вещей [3]:
- Body Area Network (сокращенно BAN) – концепция вещей, которые так или иначе находятся на теле человека (смарт-часы, слуховой аппарат, кардиостимулятор и так далее).
- Local Area Network (сокращенно LAN) – концепция бытовых устройства, объединенных в одну сеть («умный дом»).
- Wide Area Network (сокращенно WAN) – концепция общественных объектов города, объединённых в одну сеть (умный город).
- Very Wide Area Network (сокращенно VWAN) – сенсорная планета, самая крупная сеть связанных вещей.
По сравнению с тремя другими уровнями, определённо самым быстроразвивающимся является умный дом. За последние годы он стал включать в себя не только управление системой безопасности, но также управление бытовыми приборами, системами освещения и климат-контроля [2].
На сегодняшний день существует достаточно большое количество общедоступных систем умного дома. В данной статье мы расскажем о том, какой может быть жизнь в «умном доме», на примере системы сервиса Яндекс.
Для самостоятельной настройки умного дома с Алисой понадобятся:
- Wi-Fi, чтобы подключить умные устройства.
- Мобильное приложение «Дом с Алисой», которое поэтапно поможет с подключением и настройкой элементов системы, а также даст возможность управления в одно касание, где бы Вы ни находились (также можно воспользоваться веб-версией).
- Яндекс.Станция, чтобы управлять всем домом с помощью простых голосовых команд и созданных Вами сценариев.
- И, конечно же, сами умные вещи, которые необходимо подключить к системе умного дома.
Устройств, доступных для подключения к системе умного дома с Алисой, с каждым днем становится всё больше. Самыми популярные из них:
- колонки Яндекс.Станции;
- розетки и выключатели;
- лампочки и светодиодные ленты;
- пульты;
- чайники;
- роботы-пылесосы;
- очистители и увлажнители воздуха;
- мотор для рулонных и раздвижных штор;
- осветительные приборы (люстры и потолочные светильники, настольные лампы и ночники, декоративные светильники);
- переключатели;
- обогреватели;
- блоки управления (контроллеры, шлюзы) умного дома;
- цифровые метеостанции;
- охранные извещатели;
- камеры;
- датчики температуры и влажности;
- датчики движения и освещения;
- датчик газа, дыма, протечки, разбития стекла и многое другое.
Осуществлять управление устройствами можно как с помощью голосового помощника Алиса, так и пультом или через мобильное приложение [8].
С помощью одного умного пульта можно переключать каналы на телевизоре, менять температуру кондиционера, включать игровую приставку, а в мобильном приложении доступны уже более сложные настройки. Например, включение осветительных приборов при получении сигнала датчиками движения или удалённое отключение умных розеток, к которым подключены бытовые приборы.
Практически любой голосовой помощник может назвать точное время, рассказать о погоде на день, сообщить с каким счётом вчера выиграла любимая футбольная команда или даже заказать такси. Но искусственный интеллект Алиса способен ещё и распознавать стандартные голосовые команды при управлении устройствами умного дома: «Включи свет на кухне», «Убавь яркость света в гостиной», «Поменяй цвет лампочки на синий», «Выключи розетку в ванной комнате», «Включи вентилятор», «Выключи телевизор» и еще множество других встроенных команд, а также сценарии голосовых команд, которые можно создать самостоятельно для управления сразу несколькими устройствами всего одной фразой.
Связанное между собой оборудование и установленное к нему программное обеспечение позволяют управлять домом не только через мобильное приложение или пульт, но и в автоматическом режиме. Для этого необходимо разработать режим работы системы.
Имея дома даже пару умных устройств, можно создать сценарий умного дома для выполнения конкретной последовательности действий. Например, после озвученной команды «Я дома», система включает в коридоре свет, в гостиной – кондиционер, а на кухне – чайник и любимый плейлист в Яндекс.Музыке. Или же наоборот, по голосовой команде «Я ухожу» умный дом выключает освещение во всей квартире и умные розетки в ванной комнате и возле гладильной доски, а также запускает робот-пылесос на уборку всей квартиры. Таким образом, больше нет необходимости переживать об утюге, оставленном включенным дома, система все делает за нас.
Также с помощью связанных умных устройств можно контролировать режим сна – настроить систему таким образом, чтобы каждый день в одно и то же время закрывались шторы, двери запирались на замки и включался расслабляющий плейлист с выбранными композициями.
Стоит отметить, что сценарий является неотъемлемой частью умного дома, но его реализация возможна только с применением интернет вещей. По прогнозам, в самом ближайшем будущем домашняя автоматизация поднимется на значительно новый уровень со всеми обещаниями, предоставляемыми интернетом вещей. Поэтому необходимо обучать в школе интернету вещей с использованием STEAM-технологий [1], [5], [11].
Литература:
- Абушкин Д.Б. Педагогический STEM-парк МГПУ. // Информатика и образование. 2017. №10. С. 8-10.
- Григорьев С.Г., Курносенко М.В. Внедрение элементов stem-образования в подготовку педагогов по профилю «Информатика и технология». // Известия Института педагогики и психологии образования. 2018. №2. С. 5-13.
- Интернет вещей. Открытая лекция Роба Ван Краненбурга. // YouTube (дата обращения: 19.12.2022).
- Морозов Е. «Интернет вещей и умный дом – что это такое». // iGuides (дата обращения: 19.12.2022).
- Садыкова А.Р., Григорьева М.А., Тамошина Н.Д. Методический опыт внедрения STEM-технологий в процесс подготовки бакалавров педагогического направления. // Информатика и образование. 2018. №5. С. 41-43.
- Семенова А. «Что такое интернет вещей и чем он полезен» (дата обращения: 21.12.2022).
- Тариф «Умные вещи» от Мегафона. // Megafon (дата обращения: 21.12.2022).
- Умный дом Яндекса. Что входит, что умеет, как работает. // VseSmart дата обращения: 21.12.22).
- Ходенкова Э.В. Интернет вещей как системный фактор интеграции физической, цифровой и виртуальной сред обитания человека. // Манускрипт. 2018. №10(96). С. 95-99.
- Шеховцев М. Что сулит миру мир интернет вещей: перспективы развития цифровой экономики. // Эксперт. М.: 2017. №30/33. С. 72-79.
- Ashton K. That «Internet of Things» Thing. RFID Journal, 22 June 2009 (дата обращения: 20.12.2022).
- YaC 2021: Чем живёт Яндекс. // YouTube (дата обращения: 20.12.2022).
Internet of Things and Smart Home
Simakova V.E.,
bachelor of 5 course of the Moscow City University, Moscow
Coauthor:
Fomina E.S.,
bachelor of 5 course of the Moscow City University, Moscow
Research supervisor:
Abushkin Dmitry Borisovich,
Associate Professor, Department of Informatics, Management and Technology, Institute of Digital Education of the Moscow City University, Candidate of Pedagogical Sciences
Аnnotation. The article is devoted to the description of the technology of the Internet of Things and its impact on the daily life of people through the organization of the smart home system. The authors considered an example of the implementation of the smart home system of one of the most popular services in Russia - Yandex. There are presented options for using artificial intelligence Alice in robotics classes.
Keywords: Internet of Things, smart home, sensor, smart object, voice assistant Alice.
Literature:
- Abushkin D.B. Pedagogical STEM Park of Moscow City University. // Informatics and Education. 2017. №10. Page: 8-10.
- Grigoriev S.G., Kurnosenko M.V. Introduction of elements of stem education in the training of teachers in the profile «Informatics and Technology». // Izvestia of the Institute of Pedagogy and Psychology of Education. 2018. №2. Page: 5-13.
- Internet of Things. Rob Van Cranenburg Open Lecture. // YouTube (date of the address: 19.12.2022).
- Morozov E. «Internet of things and a smart home – what is it!» // iGuides (date of the address: 19.12.2022).
- Sadykova A.R., Grigorieva M.A., Tamoshina N.D. Methodological experience of introducing STEM technologies into the process of preparing bachelors of pedagogical direction. // Informatics and education. 2018. №5. Page: 41-43.
- Semenova A. «What is the Internet of Things and how it is useful» (accessed date: 21.12.2022).
- Tariff «Smart things» from Megafon. // Megafon (date of the address: 21.12.2022).
- Yandex Smart Home. What comes in, what it can do, how it works. // VseSmart (date of the address: 21.12.22).
- Khodenkova E.V. Internet of Things as a systemic factor in the integration of physical, digital and virtual human habitats. // Manuscript. 2018. №10(96). Page: 95-99.
- Shekhovtsev M. What promises the world of Internet of things: prospects for the development of the digital economy. // Expert. Moscow: 2017. №30/33. Page: 72-79.
- Ashton K. That «Internet of Things» Thing. RFID Journal, 22 June 2009 (date of the address: 20.12.2022).
- YaC 2021: How Yandex lives. // YouTube (date of the address: 20.12.2022).