用1000個傳感器，打造近未來的智能家居（上篇）

隨著出生率下降、人口老齡化及工作方式變革等這些社會環(huán)境的變化，住戶與住房之間的關(guān)系也逐漸發(fā)生變化。為了幫助住戶適應(yīng)新的社會環(huán)境，住宅理應(yīng)提供的支持應(yīng)也將逐步增加。將人工智能（AI）、大數(shù)據(jù)分析普及到普通家庭，建立住戶與住宅之間的新型關(guān)系，是近未來智能家居的趨勢。

就未來理想的智能家居和實現(xiàn)智能家居所需的信息通信技術(shù)這一主題，村田制作所采訪了北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)副校長丹康雄教授（TAN Yasuo）。

丹教授是家庭網(wǎng)絡(luò)研究的知名專家，同時也是一般財團法人電子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會（JEITA）的智能家居部會的部會長。他所供職的北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)所在的石川科學(xué)園區(qū)內(nèi)建造了一座智能家居實證試驗大樓（上圖），用于測試與智能家居相關(guān)的新技術(shù)及設(shè)備的功能、效果和可靠性，僅溫濕度傳感器就設(shè)置了180個，一棟普通住宅需設(shè)置近千個各類不同傳感器。

“智能家居”新概念

隨著社會的數(shù)字化進程不斷推進，將生活中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)用于解決多類社會課題并帶來新的價值，這樣的動向也日趨顯著。很多業(yè)界行業(yè)的企業(yè)及政府機構(gòu)等都積極利用物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）系統(tǒng)，從辦公室、工廠、道路及電網(wǎng)等使用社會基礎(chǔ)設(shè)施的場所收集詳細數(shù)據(jù)，并利用諸如人工智能（AI）等前沿的信息處理技術(shù)，對存儲在云平臺上的大數(shù)據(jù)進行充分使用。據(jù)估計，這些趨勢很快也將普及到普通家庭。充分利用前沿信息通信技術(shù)，提高生活效率，豐富生活內(nèi)容，這便是近未來住宅的“智能家居”新概念。

丹教授認為，鑒于社會的數(shù)字化進程，“智能家居”——從舒適空間的維持到災(zāi)害應(yīng)對——其概念和功能將日益多樣化。

智能家居涉及到住宅公司、住宅設(shè)備制造商、家電制造商和家庭安全公司等各行各業(yè)的企業(yè)，目標(biāo)可以說是一樣的，即都是打造“一個能推動自動化的環(huán)境，讓家中的機器和設(shè)備都能完全按照住戶的意愿發(fā)揮作用”。如果一個自動化系統(tǒng)的機器及設(shè)備自作主張實施了住戶并不需要的事情，那么就不能稱其為智能。我們認為，只有那些能夠正確檢測居住環(huán)境和住戶狀態(tài)及情況，并收集和考慮諸如室外情況等住戶無法得知的信息，預(yù)估住戶的需求及未來可能發(fā)生的情況，從而進行及時細致的處理，這才是智能。

一般而言，人類行動方式的一種傾向是預(yù)估將要發(fā)生的事情并提前進行應(yīng)對，但更多情況下是對已發(fā)生的事情做出事后應(yīng)對。智能家居的價值在于能以人類個體無法實現(xiàn)的方式來提高生活效率，豐富生活內(nèi)容。比如，如果檢測到此后會高溫酷暑，就可事先打開空調(diào)降溫，這樣就可以避免住戶感到炎熱進行迅速降溫，從而造成不必要的電力消耗。我們可以設(shè)想到這樣的使用場景。如果在住宅中增加智能功能，在維持舒適度的同時，還可以減少高峰期耗電量。

還有一種使用方法，就是在發(fā)生地震及臺風(fēng)等災(zāi)害時，根據(jù)每一位居民的狀態(tài)和情況，提供妥善的避難引導(dǎo)。筑波市就實施過相關(guān)的系統(tǒng)實證試驗，即利用具有語音功能的物聯(lián)網(wǎng)家電，在發(fā)生緊急情況時，向個人傳達個別避難引導(dǎo)指示。如果能夠?qū)崿F(xiàn)智能家居，就能鎖定每位住戶的所在之處，從而告知每位住戶的理想行動方案，比如“請?zhí)拥蕉恰被颉罢埱巴??小學(xué)避難”。由于這些指示可通過行政機構(gòu)等進行管理，因此也能整體優(yōu)化整個城鎮(zhèn)的避難行動，從而確保住戶的順利避難。

“智能家居” ≠ “智能家電”

智能家居的作用是總是以住戶為中心，想住戶所想的生活。因此，丹教師認為智能家居必須是基于目前家電產(chǎn)品及住宅設(shè)備中沒有融入的價值觀和視點！

例如，說到智能家居，可能很多人都會認為它就是通過智能音箱，自動執(zhí)行住戶所愿的一種住宅系統(tǒng)。然而，我們心目中的理想智能家居和目前以智能音箱為中心的住宅系統(tǒng)，在服務(wù)提供的理念上存在本質(zhì)上的區(qū)別。智能音箱是讓操作熟練者能夠主動傳達自己的需求，并得到有效回應(yīng)的一種機制。這種系統(tǒng)遵照以往的服務(wù)方式，即以服務(wù)需求方的意愿為起點，并進行適當(dāng)處理。當(dāng)然，這些系統(tǒng)確實也有其存在的價值，如果能夠加以靈活運用，就能帶來明顯便利。我們也并不否認它們的存在意義。

而與此同時，今后的智能家居服務(wù)將致力于確保那些難以表達本人所愿的人不會落伍，比如新生兒及無法操作新機器的老人等。這就意味著提供服務(wù)方要時刻關(guān)注服務(wù)需求方的動向，預(yù)估他們的意愿，并想他們所想。為了實現(xiàn)智能家居，我們需要打造與這些新價值相匹配的產(chǎn)品。我們認為，全世界很多人都希望能夠獲得基于這一價值觀的服務(wù)，而不僅限于日本。

從技術(shù)和產(chǎn)品供應(yīng)商角度考慮，要開發(fā)出與現(xiàn)有家電產(chǎn)品等不同理念的智能家居，可能會給相關(guān)公司帶來不小的風(fēng)險。

由于理想的智能家居和實現(xiàn)方法的差異，作為系統(tǒng)構(gòu)筑所需的技術(shù)開發(fā)、規(guī)格制定以及相關(guān)產(chǎn)品/服務(wù)的開發(fā)指南等方面的差異都會逐步呈現(xiàn)吧。但是我們認為對于智能家居，即作為私人空間的個人住宅中所使用的系統(tǒng)來說，這一點并不會成為一個大問題。這是因為住戶的價值觀、生活方式和屬性本身就是多種多樣的，很多人不會滿足于以某一特定理念構(gòu)筑的智能家居，也無法實現(xiàn)引進智能家居的目的。

例如，假設(shè)在老人的住宅中引進了以智能音箱為中心的自動化系統(tǒng)，以協(xié)助老人做家務(wù)和生活。誠然，如果能夠有效運用這個系統(tǒng)，將對他們的生活起到很大的幫助，但是如果老人無法操作這個新設(shè)備，那么這一系統(tǒng)也就失去了意義。它不能有效解決出生率下降和人口老齡化這一社會問題。我認為，這些情況今后可能也會在世界任意地方發(fā)生，屆時至關(guān)重要的是要提前配置多樣性的選擇，即能夠根據(jù)多種使用目的和住戶屬性，選擇合適的智能家居系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)及AI的進步讓理想智能家居夢想成真

要實現(xiàn)讓人感動無微不至的智能家居，需要特別精良的技術(shù)。然而，感知他人的潛在需求，即使對我們?nèi)祟悂碚f也很難辦到。丹康雄多年來一直從事智能家居的研究工作，他認為當(dāng)今時代物聯(lián)網(wǎng)、人工智能（AI）和云平臺等信息通信技術(shù)高度進化，實現(xiàn)這一目標(biāo)的日子應(yīng)該已經(jīng)為時不遠。

在日本，為了實現(xiàn)家務(wù)和生活中的自動化操作，從20世紀70年代便已開始了相關(guān)努力。20世紀90年代，隨著家電產(chǎn)品的數(shù)字化進程，實現(xiàn)了由制造商帶動的自下而上的家庭自動化。2000年前后，基于IEEE1394網(wǎng)絡(luò)規(guī)格的家庭網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)構(gòu)成，構(gòu)想中的全部應(yīng)用程序都能順利運行。然而，盡管已經(jīng)構(gòu)成了家庭網(wǎng)絡(luò)，但并未能取得商業(yè)上的成功。究其原因，因為它所能提供的價值歸根結(jié)底與遙控器一樣，都是按照人工指令來運行的。因此，當(dāng)時很少有消費者認識到聯(lián)網(wǎng)的價值，也很少有人愿意為此支付比遙控器高得多的費用。

隨后，日本家電制造商逐漸意識到，除非系統(tǒng)本身具備智能化，具有估測能力，擁有為人類提供細致入微的支持，否則就無法讓人們認識到引進前沿技術(shù)的價值。這個時候，在2005年，“Web2.0”一詞應(yīng)運而生。其概念是將大量數(shù)據(jù)存儲到云平臺，從中提取有價值的信息作為“集體智慧”，預(yù)估未來即將發(fā)生的事情，從而有助于發(fā)掘價值。我們認為，如果導(dǎo)入這一概念，就可打造出人人都能承認其價值的智能家居。盡管當(dāng)時優(yōu)良的人工智能和十分便捷的云平臺系統(tǒng)尚未出現(xiàn)，但通過其后的技術(shù)進步，實現(xiàn)目標(biāo)的基礎(chǔ)已逐步得以鞏固。

“實現(xiàn)上面說描述的智能家居，需要完善可從住宅及周圍環(huán)境中收集大量數(shù)據(jù)的機制?！?/em>

住宅的住戶現(xiàn)在感覺如何？這一點非常重要。在智能家居中，我們也需要一個機制來確保其能夠給人同樣的感覺。因此，在住宅內(nèi)外安裝多個不同的傳感器至關(guān)重要。為了提前發(fā)現(xiàn)需處理的情況而進行的高階信息處理，基本上都是在云平臺上進行的，因此不一定需要在各住宅內(nèi)安裝高性能計算機。但是我們需要在住戶中安裝傳感器。這是因為，要根據(jù)住戶的需求做出正確判斷從而進行處理，其大前提便是要收集到數(shù)量和質(zhì)量都較合適的數(shù)據(jù)。

要實現(xiàn)接近目前理想的智能家居，需要在住宅中設(shè)置什么樣的傳感器？大概數(shù)量是多少呢？

北陸先端科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)所在的石川科學(xué)園區(qū)內(nèi)設(shè)置了一棟實證試驗大樓，在那里測試了與智能家居相關(guān)的新技術(shù)及設(shè)備的功能、效果和可靠性等。據(jù)丹教授介紹：“僅溫濕度傳感器，我們就設(shè)置了180個。但是，我們認為，在理想情況下，我們需要為每棟普通住宅設(shè)置約1000個多類不同的傳感器?！?/p>

例如，為了通過信息通信系統(tǒng)提供與母親監(jiān)控熟睡中的嬰兒并適時為其通風(fēng)或蓋毛巾毯等相同的護理，就需要收集與人類五官所能收集的信息相當(dāng)?shù)男畔?。具體來說，除了檢測溫度、濕度、亮度、門窗開關(guān)、電源插座的電流電壓變化以及是否有人在場的傳感器外，還需要一個攝像頭，以通過視頻檢測住戶的狀態(tài)和動向。此外，雖然目前的實證試驗大樓還未安裝相關(guān)感應(yīng)器，但室內(nèi)的風(fēng)向也是重要的信息。例如，房間內(nèi)的氣流等對體感溫度也有很大影響。為了能讓住戶維持舒適的狀態(tài)，我們需要考慮多方面的信息來控制空調(diào)系統(tǒng)，而不是僅僅只關(guān)注溫度這一個要素。

實現(xiàn)理想的智能家居需要哪些技術(shù)？開發(fā)和提供這些基礎(chǔ)技術(shù)的供應(yīng)商，將發(fā)揮什么作用？下篇繼續(xù)為您做介紹。（點擊此處查看下篇（http://www.ex-cimer.com/article/202502/466755.htm））