Vysoká škola ekonomická v Praze
Fakulta informatiky a statistiky
DIPLOMOVÁ PRÁCE
2020 Bc. Simona Nepšinská
VYSOKÁ ŠKOLA EKONOMICKÁ V PRAZE
Fakulta informatiky a statistiky
Stav využitia a trendy inteligentných domácností v Českej republike
DIPLOMOVÁ PRÁCA
v študijnom programe Aplikovaná informatika v študijnom obore Informační systémy a technologie
Autor: Bc. Simona Nepšinská
Vedúci diplomovej práce: doc. Ing. Stanislav Horný, CSc.
Praha, december 2020
Prehlásenie:
Prehlasujem, že som diplomovú prácu „Stav využitia a trendy inteligentných domácnosti v Českej republike“ vypracovala samostatne za použitia v práci uvedených prameňov a literatúry.
V Prahe dňa 4. decembra 2020 ...
Simona Nepšinská
Poďakovanie:
Rada by som na tomto mieste poďakovala vedúcemu mojej diplomovej práce doc. Ing. Stanislavovi Hornému, CSc.. za ochotu, pomoc, odborné vedenie, cenné rady a čas, ktorý mi venoval v priebehu písania tejto práce.
Abstrakt
Táto diplomová práca sa zaoberá využívaním inteligentných zariadení v domácnostiach v Českej republike. Cieľom a výstupom práce je výskum aktuálneho stavu povedomia a využívania smart technológií, ktorý bol realizovaný prostredníctvom dotazníkového šetrenia. Predmetom teoretickej časti diplomovej práce je vymedzenie dvoch základných pojmov (internet vecí, umelá inteligencia), na ktorých je založené fungovanie smart technológií. Čitateľ sa v tejto časti dočíta o histórii a definícii inteligentnej domácnosti, hrozieb a príležitostí, ktoré sú spojené s využívaním technológií.
Práca ďalej informuje o súčasne dostupných inteligentných zariadeniach spolu s najnovšími trendmi predstavenými v roku 2020. Záver teoretickej časti je venovaný budúcnosti inteligentných domácností. V praktickej časti je uvedený postup a spôsob vykonávania výskumu a definovaniu výskumných hypotéz, ktoré na základe výsledkov sú potvrdené alebo vyvrátené. Po príprave na výskum sú prezentované konkrétne výsledky a zhodnotenie stanovených hypotéz. Záver je venovaný zhodnoteniu priebehu výskumu, jeho výsledkom a návrhom na zlepšenie.
Kľúčové slová
Inteligentná domácnosť, inteligentné zariadenie, internet vecí, umelá inteligencia, smart technológie
Abstract
This thesis deals with the use of smart devices in households in the Czech Republic. The main objective and outcome is a research of the current state of awareness and use of smart technologies, which was carried out through a questionnaire survey. The aim of the theoretical part is definition of two basic concepts (Internet of things, artificial intelligence), on which is based the operation of smart technologies. In this section, the reader finds information about the history and definition of the smart home, the threats and opportunities associated with the use of this technology. The thesis further informs about currently available smart devices and the latest trends introduced in 2020. The conclusion of the theoretical part is devoted to the future of smart homes. The practical part presents the process and the way of performing research and defining assumptions, which are confirmed or rejected according to results. After this preparation, specific results and evaluation of the established assumptions are presented. The conclusion is dedicated to the research evaluation, its process, results and suggestion for improvement.
Key words
Smart home, smart device, Internet of things, artificial intelligence, smart technologies
Obsah
Úvod ... 9
Úvod do problematiky inteligentných domácností ... 9
Cieľ diplomovej práce ... 9
Očakávaný prínos ... 9
Cieľová skupina ... 10
Predpoklady a obmedzenia práce ... 10
1 Rešerš ... 11
2 Technológie v inteligentných domácnostiach ... 12
2.1. Internet vecí ... 12
2.2. Umelá inteligencia... 15
3 Inteligentná domácnosť ... 19
3.1. História inteligentných domácností ... 19
3.2. Definícia inteligentnej domácnosti ... 19
3.3. Kto je užívateľom inteligentných domácností... 20
3.4. Hrozby a príležitosti inteligentných domácností ... 21
3.4.1. Hrozby ... 21
3.4.2. Príležitosti... 22
3.5. Inteligentné zariadenia a technológie v domácnosti ... 23
3.5.1. Súčasné inteligentné zariadenia a technológie ... 23
3.5.2. Trendy v inteligentných domácnostiach ... 28
3.6. Budúcnosť inteligentných domácností ... 30
4 Úvod do praktickej časti ... 32
5 Výsledky výskumu ... 34
5.1. Dotazníkové šetrenie ... 34
5.1.1. Sekcia 1 ... 34
5.1.2. Sekcia 2 ... 41
5.1.3. Sekcia 3 ... 54
5.2. Zhodnotenie hypotéz ... 59
5.3. Zhrnutie ... 62
Záver ... 65
Terminologický slovník ... 66
Zoznam použitej literatúry ... 67
Zoznam obrázkov, grafov a tabuliek ... 71
Prílohy ... 72 Príloha A: Dotazník ... 72
9
Úvod
Úvod do problematiky inteligentných domácností
Dnešný svet informačných a komunikačných technológií zažíva rýchly progres. Rozvoj týchto technológií sa dotýka rôznych oblastí a ich pôsobnosť v ľudských životoch sa stále rozširuje na nové odvetvia. Takýmto odvetvím je aj domácnosť, ktorá sa stala ľahšie ovládateľnou, komfortnejšou a ekonomickejšou pre ľudí. So stále sa zvyšujúcim rozvojom a popularitou technológií rastie aj dostupnosť týchto zariadení pre obyvateľov. Pomáha aj skutočnosť, že inováciám a vynálezom sa venuje veľké množstvo spoločností a organizácií.
Inteligentné domácnosti sa nezameriavajú len na zlepšenie kvality života ľudí vo svojom bývaní, ale spoločnosti sa snažia navrhovať technológie, ktoré pomáhajú zdravotne znevýhodneným ľuďom, či ľuďom s určitou chorobou. Okrem iného navrhujú aj technológie, ktoré sa zameriavajú na zdravotnú pomoc, či skôr zavolanie zdravotnej pomoci pri urgentných a náhlych situáciách. Práve takéto novinky majú obrovské využitie, keďže sa jedná o záchranu ľudských životov a tiež pomoc a zlepšenie života ľudí, ktorí nemajú rodinu alebo blízkych.
Dôvodom pre výber tejto témy bol záujem o inovácie a trendy v smart technológiách, o ktorých som získala vedomosti v rámci predmetu Inovace informačních systému. Zvolila som konkrétne oblasť inteligentných domácností, pretože som mala šancu vidieť smart technológiu v domácnosti a veľmi ma to zaujalo a vidím v tejto oblasti veľký potenciál pre ďalší rozvoj.
Cieľ diplomovej práce
Hlavným cieľom diplomovej práce je zistenie aktuálneho stavu využívania a poznania inteligentných domácností a súvisiacich smart technológií v Českej republike prostredníctvom kvantitatívneho výskumu. Inteligentná domácnosť je technologický trend a preto druhým cieľom diplomovej práce, bude zistenie povedomia a využívania medzi verejnosťou, u ktorej je vysoká pravdepodobnosť poznania smart technológií, teda verejnosťou s informatickými znalosťami, a medzi bežnou verejnosťou. Predmetom výskumu teda budú ľudia s informatickým vzdelaním alebo s informatickým pracovným zameraním v porovnaní s iným vzdelaním alebo pracovnou oblasťou.
Ďalším cieľom je zmapovanie novodobých trendov v inteligentných domácnostiach. Vedľajším cieľom je prezentovanie základných poznatkov o internete vecí, umelej inteligencii a o inteligentných domácnostiach, krátkej histórie a porovnania príležitostí a hrozieb inteligentných domácností. Taktiež v závere poskytnúť čitateľovi predstavu o možnom rozvoji inteligentných domácností, na čo môžu nadviazať ďalšie diplomové práce.
Očakávaný prínos
Hlavným prínosom diplomovej práce je poskytnutie prehľadu o využívaní inteligentných domácností v Českej republike prostredníctvom vykonaného výskumu. Práca poskytuje ucelený pohľad na
10
oblasť smart technológií a to konkrétne na smart domácnosti, jej fungovania, súčasne využívaných inteligentných zariadení a tiež internetu vecí a umelej inteligencie. Prínosom práce je aj rozdelenie verejnosti na informatickú a bežnú, kde je možné vidieť rozdiely v poznaní a využívaní inteligentných domácností. Práca môže slúžiť aj ako podkladový materiál pre ďalší výskum alebo návrh inovácie, či vývoj úplne nového inteligentného zariadenia.
Cieľová skupina
Táto diplomová práca je určená pre tých, ktorí si chcú rozšíriť obzor v oblasti inteligentných domácností a chcú pochopiť ako inteligentná domácnosť funguje. Vhodná je ďalej pre tých, ktorí majú záujem obstarať si vybranú technológiu zo širokého spektra technológií v inteligentných domácnostiach alebo rozšíriť svoju inteligentnú domácnosť o nové trendy na trhu. Určená je tiež pre spoločnosti, ktoré sa zaoberajú predajom technológií v inteligentných domácnostiach, ktorým môže poskytnúť relevantné informácie z vykonaného výskumu v Českej republike. Poslednou cieľovou skupinou sú ľudia, ktorí by mali záujem o pokračovanie a rozšírenie tejto problematiky.
Predpoklady a obmedzenia práce
Predpokladom pre realizáciu tejto práce je preštudovanie odbornej literatúry, článkov a ďalších materiálov, ktoré sa venujú téme internetu vecí, umelej inteligencii a inteligentných domácností.
O inteligentných domácnostiach a o súčasných konkrétnych inteligentných zariadeniach neexistuje veľké množstvo knižnej literatúry z dôvodu rýchlo sa rozvíjajúceho informačného a technologického odvetvia, čo je veľkým obmedzením pri písaní práce. Z toho dôvodu budú využité predovšetkým elektronické zdroje.
V súčasnosti trh so smart technológiami využívanými v domácnostiach je čím ďalej tým väčší a detailný popis každého jedného inteligentného zariadenia a princípu jej fungovania by bol náročný a zdĺhavý. Preto vzhľadom k obmedzenému rozsahu práce budú predstavené a popísané len najpopulárnejšie a najpoužívanejšie technológie spolu s princípom ich fungovania. Táto práca bude zameraná predovšetkým na technológie priamo sa týkajúce domácností a zariadení, ktoré sú v nej využívané a tiež na užívateľov a ich pomoc pre nich v prípade zdravotných problémov a pomoc s deťmi.
11
1 Rešerš
V databáze diplomových prác sa nachádzajú dve práce s podobnou témou. Ide o práce „Smart technologie: Stav využití v českých nemocnicích“ a „Trendy v oblasti sportovních informačních systémů a technologií.“ Obidve tieto práce sú z roku 2019 a sú špecializované na inú oblasť inteligentných technológií a oblasť inteligentných domácností, ktorá je predmetom tejto diplomovej práce, nie je spomenutá ani v jednej práci. Autor diplomovej práce „Trendy v oblasti sportovních informačních systémů a technologií.“ sa v teoretickej časti venoval len športovým informačným systémom a technológiám a pojem internetu vecí spomínal veľmi stručne a okrajovo. Diplomová práca „Smart technologie: Stav využití v českých nemocnicích“ v teoretickej časti vysvetľuje princíp fungovania internetu vecí detailnejšie spolu s rizikami a bezpečnosťou jednotlivých vrstiev architektúry. Keďže práca je pomerne aktuálna a internet vecí je popísaný detailne, tak táto téma je v súčasnej práci popísaná stručnejšie. Navyše však bude popísaná oblasť Umelej Inteligencie, ktorou sa práca o smart technológiách v nemocniciach nezaoberá. Podľa autorovho názoru technológia umelej inteligencie a internetu vecí spolu s inteligentnými technológiami úzko súvisí a v inteligentných domácnostiach sa využíva.
Pri úvodnom predstavení a zoznámení sa s problematikou, ktorou sa zaoberá táto diplomová práca bude slúžiť kniha ICIT 2018: Proceedings of the 6th International Conference on Information Technology: IoT and Smart City, ktorá sa venuje moderným technológiám a IoT aplikáciám. Časť tejto knihy (BALAKRISHNAN, S., VASUDAVAN, H., MURUGESAN, R.K., 2018) sa venuje inteligentným domácnostiam, konkrétne jej definícii, účelu, výhodám a nevýhodám, a práve táto časť bude primárnym zdrojom pre definovanie pojmu inteligentná domácnosť.
Ďalším zdrojom bude magazín s názvom IoT, ktorý je vydávaný raz za štvrťrok a na svojom webovom portáli má sekciu vyčlenenú priamo pre smart domácnosti. Tento magazín bude použitý pri určovaní histórie vzniku inteligentných domácností (HENDRICKS, D., 2014).
Posledným podstatným zdrojom v teoretickej časti je článok (WILSON, C., HARGREAVES, T., &
HAUXWELL-BALDWIN, R., 2015) o užívateľoch inteligentných domácností. Tento článok popisuje možných užívateľov a takisto špecifikuje užívateľov, pre ktorých môže byť implementácia takýchto inteligentných technológií problémom. Okrem iného poskytuje 3 rôzne pohľady do tohto sveta a prečo je dôležité sa ním zaoberať.
Dôležitým zdrojom na základe ktorého mnohé webové portály a denníky vytvárali súhrnné články bola konferencia Consumer Electronics Show (CES), ktorá sa konala v januári 2020. Je to jedna z najvplyvnejších a najväčších udalostí na svete, kde mnohé spoločnosti predstavujú svetu najnovšie technologické objavy a inovácie. Medzi webové portály, ktoré spracovávali inteligentné zariadenia využívané v domácnostiach patria Digital Trends (RAWES, E., 2020) a CNET(BROWN, R., 2020).
Tieto dva portály budú hlavným zdrojom pri popisovaní súčasných trendov v rámci smart technológií v domácnostiach.
V praktickej časti budú zdrojom predovšetkým konkrétne výsledky z dotazníkového šetrenia, ktorý bude vytvorený v aplikácii Google Forms.
12
2 Technológie v inteligentných domácnostiach
Inteligentná domácnosť využíva pre fungovanie a spracovávanie dát dve základné technológie a to internet vecí (IoT) a umelú inteligenciu (AI). V tejto kapitole tieto dva pojmy budú vysvetlené v obecnej rovine, bude popísaná ich architektúra a princípy fungovania a bude prezentované ich využitie a význam v inteligentných domácnostiach. Povedomie a inovácie týchto technológií exponenciálne rastie a na trhu sa objavuje čoraz väčší počet objektov, ktoré disponujú typickými vlastnosťami a funkciami týchto technológií. Stúpajúci trend technológií bude v kapitole zobrazený.
2.1. Internet vecí
Myšlienku internetu vecí, Internet of things (IoT), navrhol technologický podnikateľ Kevin Ashton v roku 1999, kedy pracoval ako manažér v oblasti marketingu v spoločnosti Proctor & Gamble a zároveň bol spoluzakladateľom Auto-ID Centra v MIT (Massachusettský Technologický Inštitút).
V tom čase skúmal elektronické senzory a technológiu s názvom RFID (bezdrôtové integrované obvody, ktoré umožňujú objektom automatickú identifikáciu v počítačových systémoch; používajú sa v knižniciach pri samokontrolách) a ako táto technológia môže pomôcť pri identifikácii a sledovaní konkrétnych objektov a produktov v celom dodávateľskom reťazci. Tento návrh prezentoval vrcholovým manažérom a prezentácia niesla názov internet vecí. Postupne tento nápad si získaval sponzorov a vzbudzoval čoraz väčší záujem. (GODDARD, W., 2019.) Následne na Svetovom samite o informačnej spoločnosti (WSIS), ktorý sa konal v Tunisku v roku 2005, Medzinárodná telekomunikačná únia (ITU) rozšírila koncepciu a formálne navrhla Internet of things, tiež nazývaný ako „Sieť snímania“. (LI, T., 2013.) V roku 2011 spoločnosť Cisco vvyhlásila, že IoT sa v rokoch 2008 až 2009 narodil, pretože v tom čase bolo na Internet pripojených viac vecí a objektov ako na planéte žijúcich ľudí. V tom istom roku spoločnosť Gartner pridala IoT do svojej hype-krivky. (GODDARD, W., 2019.)
Na prelome rokov 2019 a 2020 bolo k dispozícii viac ako 8,3 miliardy pripojených zariadení internetu vecí, čo je viacej ako všetkých obyvateľov planéty Zem. V tomto roku sa očakáva nárast na 10 miliárd a v roku 2025 22 miliárd. Predpokladaný rast IoT zariadení zobrazuje nasledujúci graf.
Počítače, notebooky, smartfóny, či tablety ako IoT zariadenia tento graf nezahŕňa. (IYAM, M., 2020.)
13
Obrázok 1: Počet pripojených IoT zariadení (zdroj: IYAM, M., 2020)
Internet vecí je súbor objektov, ktoré môžu navzájom spolu komunikovať bez zásahu človeka a tak vytvárajú prepojenú sieť. Vec v tomto prípade robot, počítač, zariadenie, zviera alebo my sami, ide o čokoľvek, čo máme záujem merať, analyzovať a monitorovať. IoT využíva súčasné informačné technológie ako napríklad senzorová technológia, integrovaný obvod, dátová komunikácia, automatizácia, špičkové výpočty, spracovanie informácií, bezpečnosť, atď.
V úvode je dôležité povedať, že jednotlivé objekty, ktoré sú súčasťou IoT, musia byť schopné sa identifikovať v tejto sieti. Spôsobov identifikácie je niekoľko, avšak v súčasnosti sa najviac využíva Radio Frequency Identification, RFID. Technológia RFID dokáže automaticky identifikovať objekty a zhromažďovať o nich dáta pomocou tzv. „tagu“ (malý čip s anténou) a „snímača“ (rádiofrekvenčný vysielač a prijimač). Tag prenáša dáta pomocou antény do snímača prostredníctvom rádiových vĺn.
RFID technológia sa nevyžaduje priama viditeľnosť medzi tagom a snímačom a je možná komunikácia aj na diaľku (niekoľko stoviek metrov). Snímač následne konvertuje dáta a odošle ich do systému, kde sú uložené a ďalej spracovávané. RFID tagy môžu byť aktívne alebo pasívne.
Aktívne majú svoj zdroj energie a pasívne nemajú. Tie čerpajú energiu z elektromagnetických vĺn vysielaných snímačom. (SETHI, P., SARANGI, S., 2017.)
Senzory a ovládače získavajú a zhromažďujú informácie z vonkajšieho sveta. Senzory prevádzajú získané informácie na dáta. Funkcia ovládačov ide ešte ďalej, tie sú schopné priamo zasahovať do reality, napríklad vypnutím svetiel, zapnutím termostatu atď. Senzory a ovládače sú pripojené ku cloudu pomocou rôznych metód – celulárne, satelitné, WiFi, Bluetooth alebo priameho pripojenia na Internet, kde sa tieto dáta ukladajú, komprimujú a agregujú. Akonáhle sú dáta v cloude, začne spracovanie a analýza týchto údajov. V systéme sú zadané kvalitatívne normy a požiadavky, ktoré pomáhajú vyhodnocovať údaje získané zo senzorov. V prípade, že údaje nie sú s normami a požiadavkami v súlade, systém môže vykonať jeden z dvoch scenárov, podľa toho ako je systém
14
užívateľom nastavený. Prvý je, že užívateľovi pošle upozornenie na e-mail, SMS alebo iné upozornenie a čaká na jeho reakciu. Druhou možnosťou je plná automatizácia systému a teda systém bez zásahu užívateľa vykoná zmenu, ktorá údaje vráti do požadovaných hodnôt. Ako príklad môžeme hovoriť o úniku vody, kde senzory zaznamenali, že v domácnosti uniká voda. Systém môže buď poslať upozornenie užívateľovi alebo môže sám vypnúť prívod vody a zavolať príslušného opravára.
Používateľ do systému, teda ku konkrétnym zariadeniam v domácnosti, má neustály prístup a môže vykonávať zmeny a kontrolovať stav domácnosti na diaľku.
Architektúra internetu vecí pozostáva z 3 vrstiev: snímacia, sieťová a aplikačná vrstva.
Snímacia vrstva realizuje hlavne zhromažďovanie fyzických informácií a identifikáciu objektov v prostredí. Samotné fyzické objekty, ktoré sú základom tejto vrstvy, nie sú schopné komunikovať.
Preto senzory, inteligentné zariadenia a objekty prostredníctvom RFID za pomoci rádiových vĺn, či čiarových kódov umožňujú túto komunikáciu a výmenu informácii. (LI, T., 2013) Výmena informácií prebieha v komunikačnej podvrstve za pomoci brány, ktorá poskytuje mechanizmy a protokoly pre zariadenia na predloženie nasnímaných údajov na Internet. (UVIASE, O., KOTONYA, G., 2018.)
Sieťová vrstva je zodpovedná za pripojenie k iným inteligentným objektom a veciam, sieťovým zariadeniam a serverom. (SETHI, P., SARANGI, S., 2017) Realizuje obojsmerný prenos, spracovanie a kontrolu údajov. (LI, T., 2013) Zároveň uľahčuje a riadi komunikáciu medzi aktivitami snímanými v reálnom svete a aplikačnou vrstvou. (UVIASE, O., KOTONYA, G., 2018.) Aplikačná vrstva definuje rôzne aplikácie, v ktorých je možné IoT rozmiestniť, napríklad
inteligentné domácnosti, inteligentné mestá a inteligentné zdravie. (SETHI, P., SARANGI, S., 2017) Táto vrstva je zodpovedná za poskytovanie služieb, podporných služieb a rozhrania, na základe ktorých je možné tieto rôzne druhy aplikácií v oblasti IoT realizovať. (LI, T., 2013) Okrem iného mapuje príkazy, ktoré sú cez Internet odosielané inteligentným objektom
prostredníctvom mobilných, či webových aplikácii, atď. (UVIASE, O., KOTONYA, G., 2018.) Trojvrstvová architektúra definuje hlavnú myšlienku internetu vecí, avšak sa uvádza, že nie je dostatočná pre výskum, pri ktorom sú potrebné aj najmenšie detaily. Preto sa využíva päťvrstvová architektúra – snímacia, prenosná, procesná, aplikačná a obchodná vrstva. Úloha snímacej a aplikačnej vrstvy je rovnaká ako pri trojvrstvovej architektúre. Prenosná vrstva prenáša údaje medzi snímacou a procesnou vrstvou prostredníctvom bezdrôtových sietí ako 3G, LAN, Bluetooth, RFID a NFC. Procesná vrstva ukladá, analyzuje a spracováva obrovské množstvo údajov pochádzajúce z prenosnej vrstvy. Môže riadiť a poskytovať rozmanité služby nižším vrstvám.
Využíva veľa technológií, ako sú databázy, cloud computing a big data na spracovanie údajov.
Obchodná vrstva riadi celý systém internetu vecí vrátane aplikácií, obchodných a ziskových modelov a súkromia používateľov. (SETHI, P., SARANGI, S., 2017.)
Okrem päťvrstvovej architektúry ešte existuje niekoľko architektúr. Avšak IoT samotné nie je predmetom tejto diplomovej práce a preto ďalšie architektúry nebudú bližšie špecifikované.
15
2.2. Umelá inteligencia
História umelej inteligencie, Artificial Intelligence (AI), siaha do 40. a 50. rokov, kedy vedci z rôznych oblastí diskutovali o možnosti vytvorenia umelého mozgu. Odvtedy sa tejto oblasti začalo venovať a skúmať ju viacej vedcov a pojem umelá inteligencia ako ju poznáme dnes vznikla v roku 1956 na konferencii na Dartmouth College v štáte New Hampshire, kde bola prezentovaná samotná definícia, rozsah a ciele AI. Toto slovo bolo vytvorené Johnom McCarthym, ktorý je považovaný za otca umelej inteligencie. Napriek globálnemu úsiliu bolo pre vedcov ťažké vytvárať inteligenciu v strojoch a obdobie od 70. do 80. rokov sa nazývalo obdobie AI zimy. (ADVANI, V., 2020) V roku 1980 spoločnosť Digital Equipment Corporations vyvinulo R1, známy ako XCON, prvý úspešný komerčný expertný systém, ktorý konfiguroval objednávky nových počítačových systémov.
Expertné systémy rozhodujú a riešia problémy v konkrétnej špecializovanej oblasti za pomoci znalostí a pravidiel, ktoré definovali experti z danej oblasti. V roku 1997 Deep Blue počítač od spoločnosti IBM stal prvým, ktorý porazil majstra sveta v šachu Garryho Kasparova. Prelomová éra pre neurónové siete, ktoré sú jedným z hlavných komponentov AI, nastala v roku 2012, kedy Andrew Ng, zakladateľ projektu Google Brain Deep Learning, napojil neurónovú sieť pomocou algoritmov deep learning 10 miliónov videí z platformy YouTube ako tréningovú sadu. Táto sieť sa naučila rozpoznať mačku bez toho, aby jej bolo povedané, že je to mačka. (Built, 2019) Súčasne s rozvojom hardvéru, pokračoval aj rozvoj AI a začala sa využívať aj v ďalších doménach. AI je dnes zabudovaná do mnohých služieb, ktoré používame a mnohým firmám sa podarilo využiť túto technológiu na získanie konkurenčnej výhody. (ADVANI, V., 2020)
Umelá inteligencia je inteligencia, ktorá je vytváraná strojmi namiesto ľudí a zvierat. Ľudia však stoja za samotnou existenciou umelej inteligencie. Mnoho krát sa vedú spory o to, čo vlastne môže byť považované za umelú inteligenciu a čo nie. Avšak hovorovo je tento pojem používaný vtedy, keď stroje napodobňujú kognitívne funkcie a správanie, ktoré si ľudia asociujú s ľudským správaním, ako je učenie a riešenie problémov. Je schopná myslieť a konať racionálne a ľudsky a vykonávať úlohy bez konkrétnych inštrukcií a poučení. Hlavnými problémami (cieľmi), ktorými sa zaoberá výskum AI sú uvažovanie, znalosť, plánovanie, učenie sa, spracovanie prirodzených jazykov, predvídanie a schopnosť hýbať a manipulovať objektami. (PATRO, T., 2017)
Inteligentné zariadenia v akomkoľvek priemysle získavajú obrovské množstvo dát a údajov, ktoré sa neustále menia a spoločnosti sú nimi zaplavené. Business Intelligence a analytické nástroje sú mnoho krát nepostačujúce a ako im môže umelá inteligencia pomôcť? Umelá inteligencia firmám poskytuje ucelený prehľad a report týchto dát, pomáha so správou a kontrolou zariadení a senzorov pripojených na Internet. Na základe dát, ktoré sú získané z inteligentných objektov, umelá inteligencia získava vedomosti, poznatky, učí sa a spoznáva používateľa a jeho návyky, čím sa inteligentná domácnosť alebo iná oblasť stáva kvalitnejšou, prehľadnejšou a hodnotnejšou. Tento princíp, teda zariadenie IoT pripojené ku cloudu, ktorý podporuje umelú inteligenciu, Artificial Intelligence (AI), je možné aplikovať na akékoľvek miesto, kde je možné využiť senzor, či zariadenie, ktoré bude merať, interagovať a analyzovať dáta. (SCHMELZER, R., 2019)
Medzi hlavné komponenty AI patrí: Machine Learning, Deep Learning, Neural Networks, Computer Vision, Cognitive Computing, Natural Language Processing. (OTTE, S., 2020) (ADVANI, V., 2020) Machine Learning (ML), strojové učenie, poskytuje počítačovým systémom schopnosť automaticky sa učiť a zdokonaľovať sa na základe predošlých skúseností bez toho, aby tieto systémy
16
boli naprogramované. Zameriava sa na vývoj algoritmov, ktoré dokážu analyzovať minulé údaje a odvodzovať význam týchto údajov a na základe toho predpovedať. ML sa využíva napríklad na predpovedanie filmov, ktoré by sa mohli konkrétnym ľuďom páčiť, v zdravotníctve pri diagnostike chorôb alebo vo farmácií pri urýchlení vývoja liekov.
Deep Learning (DL), hlboké učenie, je podmnožinou ML, ktorá využíva umelé neurónové siete, ktoré sa učia spracovávaním údajov. Viaceré vrstvy umelých neurónových sietí spolupracujú na určení jediného výstupu z mnohých vstupov. Tieto umelé neurónové siete napodobňujú biologické neurónové siete v ľudskom mozgu. Ide napríklad o rozpoznávanie reči, tváre z mozaiky dlaždíc alebo iných tvarov aj keď systém danú vec nikdy predtým nevidel alebo nepočul.
DL narozdiel od ML nevyžaduje zásah človeka a je schopná sa sama rozhodovať, kdežto u ML v prípade, že algoritmus vráti nepresnú predpoveď, je nutný zásah človek, ktorý v algoritme vykoná úpravy. DL aby bolo schopné pracovať samostatne, musí mať k dispozícii veľké množstvo dát, ale ML dokáže pracovať aj s malým množstvom dát, vďaka čomu dokáže pracovať rýchlejšie ako DL.
Neural Network, Neurónová sieť, umožňujú hlboké učenie, ako bolo spomenuté vyššie. Sú založené na princípoch aké fungujú v ľudskej neurónovej sieti. Skladajú sa z 3 vrstiev, kde prvá, vstupná, prezentuje všetky vstupné údaje a posledná, výstupná, reprezentuje finálny výsledok. Medzi nimi sa nachádza skrytá vrstva, ktorá zabezpečuje prenos informácii z jednej do druhej vrstvy. Tu sa vykonávajú výpočty a analyzuje sa vzťah medzi rôznymi premennými, tak ako aj v ľudskom mozgu.
Cieľom Cognitive Computing, Kognitívne výpočty, je napodobňovať fungovanie ľudského mozgu a tým zlepšovať interakciu medzi ľuďmi a strojmi a podporovať rozhodovanie ľudí.
Napodobňovanie prebieha analýzou textu, reči, obrázkov a objektov spôsobom, ktorým to robí mozog, teda zmyslami, ktoré v tomto prípade nahrádzajú kamery, mikrofóny a ďalšie snímače.
Computer Vision, Počítačové videnie, je technika, ktorá interpretuje obsah obrazu (vrátane grafov, tabuliek, obrázkov) pomocou identifikácie jednotlivých vzorov. Algoritmy sa snažia porozumieť obrazu tak, že ho rozdelia a analyzujú rôzne časti objektov.
Natural Language Processing, Spracovanie Prirodzeného Jazyka, umožňuje počítačom interpretovať, rozpoznávať a produkovať ľudský jazyk a reč. Cieľom tejto techniky je zabezpečiť plynulú interakciu ľudí a strojov. Príkladom môže byť Skype Translator, ktorý v reálnom čase tlmočí komunikáciu dvoch ľudí hovoriacimi odlišným jazykom.
Jednou z oblastí AI, ktorá môže byť využitá v inteligentných domácnostiach je Emotion AI.
V súčasnosti je to novšia technológia, ktorá je na vzostupe, čo ukazuje hype krivka od spoločnosti Gartner, ktorá je zobrazená v nasledujúcom obrázku. Predtým však je nutné vysvetliť definíciu a význam tejto krivky pre správne pochopenie tohto trendu. Gartnerova hype krivka zobrazuje životný cyklus technológií. Každá z nich prechádza týmto cyklom rôznou rýchlosťou, od jednotiek až po desiatky rokov. Hype krivka hodnotí vyspelosť technológií a ich pripravenosť na implementáciu. Je zostavovaná každý rok obecne pre technológie a detailnejšie pre niektoré typy technológií ako napríklad IoT, umelú inteligenciu, marketing, pre vládne technológie a ďalšie.
Krivka je rozdelená do 5 fáz, čo pomáha firmám pri strategickom rozhodovaní o budúcich investíciách. Prvou fázou je rast, je to obdobie, kedy technológia sa objavila na trhu a v tejto fáze sa nachádzajú novinky. Druhá fáza je najkratšou fázou a zobrazuje vrchol nafúknutých očakávaní, ktoré sa spájali s technologickou novinkou. Tretia fáza zobrazuje vytriezvenie z prvotného vzrušenia
17
z niečoho nového. Záujem a nádej o novinku klesá. Predposledná fáza, osvietenie, zobrazuje správne pochopenie daných inovácií a ich príležitostí a hrozieb a dochádza k opätovnému, ale miernejšiemu rastu. Inovatívna technológia v poslednej fáze, vo fáze dospelosti, sa stáva stabilnejšou, rast sa spomaľuje a stáva sa bežnou súčasťou života informačných technológií.
Obrázok 2: Gartner krivka pre vznikajúce technológie z roku 2019 (Zdroj: PEREIRA, D., 2019 ) Na obrázku je zvýraznená Emotion AI, ktorá sa nachádza v prvej fáze a naberá na raste a atraktívnosti pre investorov a IT firmy.
Emotion AI je podmnožinou AI a jej hlavnou prioritou a orientáciou sú ľudské emócie. Technológie sa snažia rozpoznať, simulovať a merať emócie a na základe toho vhodne reagovať. V článkoch a v literatúre sa spomína ako umelá emocionálna inteligencia. Profesor Brynjolfsson z MIT Sloan vysvetľuje, že stroje sú veľmi dobré v analyzovaní obrovského množstva dát, čím sa postupne môžu vyrovnať ľudskému čítaniu emócií. Môžu počúvať moduláciu hlasu a začať rozpoznávať, kedy tieto modulácie korelujú so stresom alebo hnevom. Stroje dokážu analyzovať obrázky a zachytiť jemnosti v mikroexpresiách na tvári ľudí, ktoré sa môžu objaviť dokonca príliš rýchlo na to, aby ich niekto rozpoznal. (SOMRES, M., 2019).
18
Táto časť umelej inteligencie sa v súčasnosti využíva v reklame, call centrách a ako prostriedok spätnej väzby. Odvetvie, kde sa Emotion AI dá využiť pre užívateľov a istým spôsobom zabudovať do inteligentnej domácnosti je duševné zdravie a asistenčné služby. Jedná sa predovšetkým o pomoc ľuďom s autizmom alebo mentálnou, či vývojovou poruchou alebo aj pre podporu duševného zdravia. Avšak v inteligentnej domácnosti je možné využiť emocionálnu inteligenciu aj na detekciu emócii všetkých ľudí, na ktoré bude inteligentná domácnosť reagovať. Aj keď už isté systémy a aplikácie sú na trhu, ktoré Emotion AI podporujú, stále sú to len novinky a táto oblasť je ešte stále vo vývoji a preto podrobnejšie sa táto téma rozoberie v podkapitole o budúcnosti inteligentných domácností.
19
3 Inteligentná domácnosť
V tejto kapitole je popísaná história inteligentných domácností, definovaný pojem inteligentnej domácnosti a užívatelia inteligentných domácností. Ďalej sú uvedené príležitosti a hrozby, ktoré vyplývajú s využívania smart technológii v domácnostiach. Okrem iného v tejto kapitole budú prezentované aktuálne využívané technológie v domácnostiach, súčasné trendy a novinky na trhu a ďalší možný budúci posun v tejto oblasti.
3.1. História inteligentných domácností
Myšlienka domácej automatizácie existuje už nejaký čas, ale skutočné inteligentné domácnosti existujú len krátko. V nasledujúcich riadkoch bude popísaná stručný priebeh zrodu chytrých domácností.
• 1901-1920: Vynález domácich spotrebičov - Hoci domáce spotrebiče nie sú to, čo by sme považovali za „inteligentné“, boli neuveriteľným úspechom. Tieto úspechy sa začali prvým motorom poháňaným vysávačom v roku 1901. Počas dvoch desaťročí by sa vymysleli chladničky, ako aj sušiče bielizne, práčky, žehličky, hriankovače a toľko viac.
(HENDRICKS, D., 2014)
• 1966-1967: ECHO IV a kuchynský počítač – ECHO IV bol prvým chytrým zariadením, avšak nikdy nebol komerčne predaný. Toto zariadenie dokázalo vypočítať nákupný zoznam, kontrolovať teplotu v dome a vypínať a zapínať spotrebiče. O rok neskôr bol vyvinutý kuchynský počítač, ktorý vedel uchovávať recepty, avšak mal nešťastný slogan, ktorý zapríčinil nulový predaj. (HENDRICKS, D., 2014)
• 1975: V roku 1975 predstavila škótska spoločnosť Pico Electronics prvú technológiu domácej automatizácie, ktorá umožnila kontrolovať výrobky vo svojich domácnostiach:
X10. Systém X10 umožňuje spotrebiteľom inštalovať vysielače, ktoré ovládajú prijímače, všetky elektrické spotrebiče a zariadenia, aby automatizovali celý rad úloh. Prvé produkty boli uvedené na trh v maloobchodných predajniach ako Radio Shack a Sears v roku 1987.
(MULLER, A., 2015)
• 1998-začiatok 2000: Chytrá domácnosť – Popularita inteligentných domov alebo domácej automatizácie sa začali zvyšovať začiatkom 21. storočia. V tomto období sa tiež začali vyvíjať rôzne technológie. Inteligentné domy sa zrazu stali dostupnejšou možnosťou pre spotrebiteľov. (HENDRICKS, D., 2014)
3.2. Definícia inteligentnej domácnosti
Chytrá domácnosť je domácnosť, ktorá je vybavená chytrými alebo inteligentnými zariadeniami, ktoré sú v interakcii s členmi domácnosti, sledujú a učia sa ich správanie a na tomto základe im poskytujú proaktívne služby. Inteligentné zariadenia v inteligentnej domácnosti sú navrhnuté aby ľudom poskytovali služby ako kontrola a správne a lepšie riadenie energie, lepšia bezpečnosť,
20
plánovanie a organizovanie životného štýlu, ale aj zábava. Tieto zariadenia sú prostriedkom ako priniesť ľuďom väčší komfort, pohodlie a pokoj a centralizovaný prístup k automatizácii riadenia.
Zmyslom inteligentnej domácnosti je znížiť ľudský zásah pri prevádzkovaní manuálnych domov a pomôcť používateľom pri získaní služby a informácie, ktoré sú získané z inteligentného domu.
Účelom je taktiež poskytnúť ľuďom v domácnosti podporu v rozhodovaní a výber prostredníctvom toho, že im opatria dôležité informácie o ich domácnosti. (BALAKRISHNAN, S., VASUDAVAN, H., MURUGESAN, R.K., 2018.)
Mnoho ľudí si myslí, že keď vlastní ovládač alebo má nainštalovanú aplikáciu v mobile, ktorý ovláda svetlá, termostat alebo iné funkcie domu, má inteligentnú domácnosť. Mať inteligentnú domácnosť neznamená ovládať ju cez mobilný telefón alebo ovládač, ale znamená automatizovať určité činnosti, ktoré by ľudia normálne robili manuálne. Príkladov je veľa a bližšie sú vysvetlené v kapitole 3.5, avšak ide o to, že ľudské aktivity sú automatizované, čím ľuďom pomáhajú.
3.3. Kto je užívateľom inteligentných domácností
Pri prieskume rôznych podkladov, či už článkov alebo štúdií autor narazil na definíciu o užívateľoch inteligentných domácností, medzi ktorými boli aj starší ľudia, deti a ľudia mentálne postihnutí alebo neschopní starostlivosti sami o seba. Autor s touto definíciou súhlasí, avšak je potrebné túto definíciu detailnejšie rozobrať a špecifikovať jednotlivé kategórie užívateľov.
Užívateľov inteligentných domácností je vhodné rozdeliť do dvoch skupín. Prvá skupina zahŕňa ľudí, ktorí aktívne a priamo využívajú inteligentné technológie v domácnosti. Zároveň táto skupina je schopná zobrazovať a analyzovať výsledky získavané zo snímačov a zariadení a ovládať ich. Druhú skupinu ľudí tvoria užívatelia, ktorí môžu využívať funkcie a služby inteligentných technológií, avšak nedokážu s nimi pracovať. (WILSON, C., HARGREAVES, T., & HAUXWELL-BALDWIN, R., 2015)
Najskôr budú predstavení obecní užívatelia smart domácností, ktorí patria medzi priamych užívateľov. V systémovej analýze užívateľov inteligentných domácností z roku 2014 sú uvádzané 3 pohľady na takúto domácnosť a ich užívateľov. Tieto tri pohľady definujú tiež aj možné dôvody implementácie takýchto technológií. Ide o funkčný pohľad, inštrumentálny a sociálno-technický.
Funkčný pohľad vidí inteligentnú domácnosť ako spôsob lepšieho riadenia požiadaviek na každodenný život prostredníctvom technológií. Inštrumentálny pohľad zdôrazňuje potenciál domácností pre správu a zníženie dopytu po energiách ako súčasť širšieho prechodu na nízkouhlíkovú budúcnosť. Posledný sociálno-technický pohľad považuje inteligentnú domácnosť za ďalšiu vlnu vývoja v elektrifikácii a digitalizácii každodenného života. Užívatelia sú definovaný na základe týchto troch pohľadov. Z funkčného hľadiska ide o technofilov, ktorých priťahuje životný štýl obohatený o informačné a komunikačné technológie spolu s najnovšími trendmi a potenciál kontroly a automatizácie ponúkané práve inteligentnou domácnosťou. Podľa inštrumentálneho pohľadu užívatelia reagujú na informácie a na ceny a sú do veľkej miery racionálny pri hľadaní spôsobu ako riadiť domácu spotrebu energie. V rámci posledného pohľadu, a to sociálne- technického, za užívateľov boli identifikované skôr ženy, deti a rodiny pred unitárnymi domácnosťami alebo jednotlivými užívateľmi. Je tiež zdôrazňované, že užívateľmi sú rovnako ženy ako muži, čo by malo byť zohľadnené pri návrhu a vývoji technológií v inteligentných
21
domácnostiach. Inteligentný typ technológií je určený pre domácnosti nie len novo vznikajúce, ale aplikácia je možná aj do existujúcej domácnosti. (WILSON, C., HARGREAVES, T., &
HAUXWELL-BALDWIN, R., 2015)
Druhá skupina užívateľov, teda nepriamy, ako som vyššie spomínala patria starší ľudia, deti, nevidiaci, nepočujúci, nemí, ľudia s mentálnou, psychickou poruchou, ľudia s telesným postihnutím, s chronickou, vývojovou alebo inou chorobou. Táto skupina užívateľov môže využívať a pri jednotlivých postihnutiach je žiaduce využívanie funkcií a služieb inteligentnej domácnosti k skvalitneniu a zjednodušeniu každodenného života, avšak je nutné systém prispôsobiť takýmto užívateľom. Pri každom type užívateľa v tejto druhej skupine ide o iné prispôsobenie systému. Môže ísť napríklad o blokovanie prístupu do systému (deti), udelenie prístupu do systému a kontroly nad ním rodinnému príslušníkovi, známemu, zdravotnému ústavu alebo inej podobnej inštitúcii (zdravotne znevýhodnený). Pri nevidiacich, nepočujúcich a nemých ide o zásadné úpravy do návrhu a vývoja technológie, pretože takéto osoby potrebujú rozličné signalizácie a spôsob ovládania.
Ďalšou adaptáciou systému je špeciálne zjednodušené ovládanie. K takémuto vývoju a návrhu systému a technológie je potrebná účasť zdravotníkov a ideálne aj ľudí s konkrétnymi problémami, ktorý majú skúsenosti a praktické a teoretické vedomosti ohľadom zdravia. Okrem zdravotne znevýhodnených ľudí, inteligentná domácnosť vie pomôcť aj starším ľuďom, avšak z dôvodu prepojenia všetkých technológií na mobilnú aplikáciu alebo komplikované ovládanie, táto skupina obyvateľov takéto služby nevyužíva. Firmy sa postupne snažia zjednodušovať implementáciu a ovládanie zariadení, ale prepojenie na mobil sa zatiaľ nemení. Táto kontrola, manipulácia, nastavovanie cez mobil, môže byť presmerované na blízku osobu alebo na špeciálneho zdravotného pracovníka na to určeného. Avšak niektoré časti inteligentnej domácnosti sú vhodné aj pre túto druhú skupinu obyvateľov a to konkrétne, senzory pri páde, požiari, úniku plynu, úniku vody a ďalších, ktoré môžu zachrániť život a nevyžadujú každodennú manipuláciu a ktorých upozornenia môžu byť presmerované na inú osobu. Každopádne pomoc v podobe prispôsobenia technológií nepriamym užívateľom je od firiem a spoločností nedostatok.
3.4. Hrozby a príležitosti inteligentných domácností
Pri každej oblasti v rámci technológií ale aj mimo nej existujú hrozby a príležitosti, ktoré sú s ňou spojené. Je dôležité tieto hrozby a príležitosti identifikovať, analyzovať a následne hrozby eliminovať a zabezpečiť bezproblémový chod zariadení a príležitosti využiť ako konkurenčnú výhodu.
3.4.1. Hrozby
S rastúcim počtom firiem, ktoré poskytujú technológie inteligentnej domácnosti, bude podľa autora dochádzať k poklesu záujmu o bežné zariadenia domácností. Tento pokles pre firmy bude nepriaznivý alebo aj likvidačný. Najviac ohrozenými firmami budú tie, ktoré vyrábajú zariadenia a veci, ktoré sa už na trhu s inteligentnou domácnosťou vyskytujú a ďalej rozširujú medzi inovatívnymi firmami. Tieto zariadenia a veci sú spomenuté v predošlej kapitole. Do budúcna sa však budú k nim pridávať ďalšie a ďalšie veci a je otázkou ktoré to budú a teda ktoré ďalšie firmy klasických výrobkov budú ohrozené.
22
Ako ďalšiu hrozbu autor vidí v rastúcej spoľahlivosti na technológie, čo by mohlo vplývať na zodpovednosť človeka, samostatnosť a aktivita, ktorá by sa mohla znižovať. Technológie za nás vykonávajú množstvo činností v chytrých domovoch a ľudia si rýchlo zvyknú na takýto komfort.
Zlenivejú a spoliehajú sa na to, že tú prácu urobia technológie. Aj toto môže prispievať k tomu, že ľudia postupne budú čoraz menej využívať svoje vlastné schopnosti a zručnosti a nechajú na chytré zariadenia.
V dnešnej dobe sme zahltení technológiami, ktoré sa veľmi často inovujú a prichádzajú nové, ktoré vzbudzujú záujem. Avšak mnoho ľudí je na týchto technológiách závislých a nevedia si už predstaviť fungovanie bez nich. Už dnes existujú štúdie, ktoré popisujú závislosť od technológií k rovnakému pocitu aký je pri ľuďom závislých na drogách, či alkohole. Využívanie technológií by sme v rámci vlastného zdravia mali regulovať a používať ich za konkrétnym účelom.
S technológiami prichádza aj bezpečnostné riziko, teda napadnutie systému, únik citlivých dát – napríklad hesiel, informácií zdieľaných s hlasovým asistentom, informácie o pobyte v domácnosti a iné, znefunkčnenie zariadení, ovládanie zariadení cudzou osobou, sledovanie domácnosti cudzou osobou, vydieranie, využívanie siete ku inej kriminálnej činnosti atď. S používaním viacerých inteligentných zariadení sa riziko zvyšuje, teda existuje väčšie množstvo možností, cez ktoré sa dá dostať do systému. Zároveň existuje viacej a rozličných údajov zbieraných inteligentnými zariadeniami, ku ktorým sa môžu hackeri dostať. Je nutné brať do úvahy, že hackeri a počítačový kriminálnici sa k nám môžu dostať aj keby sme nemali inteligentnú domácnosť. Preto je nutné sa správať bezpečne a využívať všetky možné zabezpečovacie prostriedky. Je niekoľko možností ako znížiť alebo úplne zamedziť riziko napadnutia systému. Napríklad:
• silné, prípadne viacúrovňové heslo/autentifikácia – slovné spojenie zdôrazňované dlhú dobu a vysoko medializované, ideálne je používať kombináciu číslic, slov, znakov a vytvárať unikátne a nepredvídateľné heslá
• vytvorenie oddelenej siete pre inteligentné zariadenia a pre hostí
• nákup zariadení od overených predajcov a výrobcov – kvôli vysokej cene je často krát volená možnosť nákupu lacnejších zariadení, ktoré mnoho krát bývajú nekvalitné, preto je odporúčaná kúpa od overených a skúsených predajcov a výrobcov
• pravidelná aktualizácia všetkých zariadení a prevzatie nových, vylepšených bezpečnostných opatrení, ktoré sa inovujú rovnako ako aj všetky zariadenia
• zmena mena a hesla routera – meno a heslo je dané od výrobcu, pri nákupe a implementácii do domácnosti je vhodné názov aj heslo zmeniť
Tieto hrozby autor vníma ako potenciálne riziko pri raste a využívaní technológií. Je dôležité, aby ľudia našli balans a nové systémy a technológie používali efektívne.
3.4.2. Príležitosti
Príležitosťou, ktorá sa nám ponúka v roku 2020 je 5G sieť, ktorá bude rýchlejšia a spoľahlivejšia.
Vyššia rýchlosť umožní v domácnostiach využívať náročnejšie systémy a zariadenia a tiež presun dát medzi týmito zariadeniami bude rýchlejší. Do takejto siete bude môcť byť zapojených viacej zariadení ako doteraz.
23
Ďalšou oblasťou, ktorá zasahuje do tejto oblasti je zdravotníctvo a konkrétne starostlivosť o celkový životný štýl a tiež sledovanie starších ľudí. Takéto zariadenia už na trhu sú ako napríklad vyššie spomínané postele alebo hodinky, ktoré zbierajú údaje o danom človeku a v prípade potreby ich môžu poskytnúť lekárom. Tieto údaje budú čoraz užitočnejšie, pretože poskytujú detailné a každodenné informácie o stave pacienta v jeho prirodzenom domácom prostredí, ďaleko od stresujúcich kliník a ordinácií. Okrem zberu údajov o fyzickom stave pacienta, je možné pomocou umelej inteligencie tieto zariadenia využiť aj na diagnostiku chorôb. Dôležitým aspektom týkajúcich sa starších ľudí žijúcich osamote je snímanie pohybu osôb v domácnosti a potenciálne zachytenie pádu osoby, vďaka čomu systém môže privolať zdravotnú pomoc alebo informovať rodinných príslušníkov a blízkych o tejto udalosti. Práve to je akousi prevenciou pred úmrtím a tiež istým spôsobom záchrany života.
Podľa časopisu Forbes trendom alebo ďalšou príležitosťou je ďalej inovovať smart technológie.
Potenciál vidia napríklad v bezpečnosti, kde by bolo možné zaviesť kontrolu na základe rozpoznania tváre alebo konkrétne v chladničkách, ktoré na základe obsahu a pomocou algoritmov strojového učenia vytvoria zoznam, čo by sa malo objednať a potom sa to aj objedná. Obecne zariadenia budú viacej využívať strojové učenie, počítačové videnie, spracovanie prirodzeného jazyka a ďalšie technológie, ktoré sú skutočne schopné myslieť, rozhodovať a učiť sa. (MARR, B., 2020) Vylepšenia je vidieť napríklad vo veľkostiach (zásuvky- menšie), zavedenie bezdrôtovej verzie (osvetlenie), v kompatibilite s ostatnými zariadeniami, v použiteľnosti (lepidlo pri nástenných paneloch) a iné vylepšené vlastnosti.
Technológie v domácnostiach pomáhajú ľuďom s domácimi prácami, s pripomínaním a informovaním, ale aj s inými činnosťami a umožňujú aby sa mohli venovať viacej rodine, kamarátom alebo svojim záľubám. S ďalším vývojom a kvalitnejšími a prepracovanejšími inováciami to bude ešte viacej reálnejšie a spoľahlivejšie.
3.5. Inteligentné zariadenia a technológie v domácnosti
Dnešný trh s inteligentnými technológiami pre domácnosť je veľmi široký z pohľadu jednotlivých zariadení, ale aj z pohľadu množstva firiem, ktoré sa vývoju týchto zariadení venujú. Mnohé zariadenia sú jedinečné a sú v portfóliu len jednej firmy, avšak je veľa aj takých, ktoré sú v ponuke viacerých firiem a svojimi funkciami a vlastnosťami sú si podobné. Momentálne sa celý svet kvôli koronavírusu ocitol v situácii, kedy technológie a online svet naozaj pomáha a rieši problémové situácie a patria k nim aj inteligentné zariadenia. Konzultácie, terapie, rehabilitácie môžu prebiehať online z pohodlia domova.
3.5.1. Súčasné inteligentné zariadenia a technológie
Súčasné technológie a zariadenia je vhodné pre lepšiu prehľadnosť rozdeliť do 3 skupín – veľké, stredné a malé - na základe ich veľkosti a rozsahu ich implementácie. Osobitnú skupinu tvoria zariadenia určené na pomoc chorým a zdravotne znevýhodneným. V súčasnosti na trhu neexistujú komplexnejšie riešenia pre pomoc takýmto ľuďom a teoreticky by sme ich mohli zaradiť k malým zariadeniam a technológiám.
24 Veľké
Zariadenia, ktoré sa implementujú do celého domu komplexne. Ide o malé zariadenia, no ich funkcie je možné využívať vo všetkých priestoroch domu.
Osvetlenie – Na trhu sa vyskytuje vonkajšie, vnútorné osvetlenie, obyčajné žiarovky, LED pásiky a rôzne typy lámp. Jedná sa o automatické ovládanie svetla na základe istých skutočností, ktoré nastanú. Bude uvedených niekoľko príkladov, čo inteligentné osvetlenie dokáže. Základnou funkciou je automatické zapínanie a vypínanie svetiel na základe pohybu človeka, tzn., že sa svetlo vypne keď je miestnosť prázdna a môže sa zapnúť, keď niekto vstúpi do miestnosti. Ďalej napríklad inteligentné osvetlenie zabezpečí, aby ste zaregistrovali, že vám počas sprchovania niekto zvoní pri dverách. A keďže zvonček zrejme v kúpeľni nepočuť, osvetlenie trikrát zabliká. Pri varení polievky sa automaticky zapne svetlo na digestore, po zapnutí TV sa nastaví ambientné osvetlenie na vytvorenie príjemnej domácej pohody. Dokonca môže meniť farby podľa deja na obrazovke a tým spôsobom ju akoby rozširovať. Keď náhodou vypadne elektrická energia, zapne sa núdzové osvetlenie, aby ste vedeli zísť bezpečne po schodoch. A keď odídete z domu, automaticky sa vypne všetko osvetlenie. Pri odchode na dovolenku stačí zapnúť funkciu simulácie prítomnosti a osvetlenie v dome sa bude inteligentne spínať, akoby ste boli práve doma. (ČAMBAL, J., 2019) S osvetlením súvisí aj budík v spálni, ktorý postupne napodobňuje denné svetlo a tým spolu s prírodnými zvukmi zobúdza.
Termostaty – Ovládajú vykurovanie, prípadne klimatizáciu a učia sa nastavenia teplôt počas dňa a počas roka. Opäť ako aj osvetlenie aj kúrenie môže byť zapínané a vypínané, resp. prepnuté do úsporného režimu na základe prítomnosti človeka v dome. Inteligentný riadiaci systém na základe predpovede počasia alebo merania intenzity slnečného svetla vie vypnúť kúrenie v izbách na južnej strane domu skôr ako na severnej. Takýto systém z času na čas otvorí a zatvorí ventil aj v dočasne neobývanej miestnosti, kde je nastavená nižšia teplota, aby ventil nezatuhol. (LACKO, Ľ., 2019) Zásuvky a spínače – Zásuvky slúžia na ovládanie lámp a spotrebičov, ktoré sú do nich pripojené pomocou mobilnej aplikácie. Zásuvky a spínače je možné automatizovať a nastavovať, čím dochádza k značnej úspore energií. Zároveň užívateľovi poskytujú štatistiky o spotrebe energie.
Detektory a senzory – Existuje množstvo typov senzorom, napríklad požiarne, záplavové, dažďové, plynové, teplotné, senzory vlhkosti a mnohé iné. Pri úniku vody alebo pri požiari sa automaticky domácnosť postará aby sa zavrel prívod vody alebo vypne všetky elektrické zariadenia a prívod plynu a spustí alarm. Ďalej napríklad dažďové meria veľkosť zrážok a následne automaticky vypne zavlažovanie alebo zatiahne strechu na terase.
Zabezpečenie domácnosti – Zabezpečiť dom v rámci inteligentnej domácnosti môžeme pomocou sirén, kamier, brán, zámkov a videotelefónov. Hlavným účelom je zabezpečiť dom proti vlámaniu.
Majiteľ domu a jeho iní členovia sú upozornení v prípade takéhoto neoprávneného vniknutia, tiež pri každom odomknutí dverí, ktoré sa opäť dá nastaviť automaticky podľa vzdialenosti danej osoby k dverám. Okrem zasielaných notifikácií tiež niektoré z nich (videotelefóny, kamery) prenášajú obraz do mobilu a umožňujú sledovať okolie stráženého domu. Novšie zámky poskytujú odomykanie na základe otlačku prsta. Bezpečnostné vnútorné a vonkajšie kamery reagujú na pohyb, disponujú nočným videním alebo pri zachytení pohybu zapnú svetlá, môže byť spustený alarm alebo je možné cez kameru na diaľku komunikovať. Takáto ochrana je vhodná nielen proti votrelcom, ale pre deti s autizmom, ktoré môžu z domu utekať.
25
Okná – Pomáhajú pri šetrení energií prostredníctvom ich automatického zafarbenia podľa sily slnečného žiarenia, čím taktiež pomáhajú pri blokovaní svetla a udržovaní konštantnej teploty.
Existuje viacej typov riešení (rozličné vrstvy vkladané medzi sklá, smart fólia) a každé z týchto riešení zabezpečuje svoju funkciu rozličnou technológiou. Ovládanie prebieha manuálne, automaticky cez mobilnú aplikáciu alebo plne automaticky pomocou na streche pripojených slnečných senzorov alebo na základe vnútornej teploty. (WOODFOR, CH., 2020)
Stredné
Zariadenia, ktoré sú ľahko implementovateľné a presúvateľné, no manipulácia s nimi je zložitejšia a vyžaduje si pomoc inej osoby. Sú strednej veľkosti a vysokej hmotnosti. Zariadenia sú zvyčajne výbavou istej časti domu.
Postele – Posteľ je ovládateľná pomocou mobilného telefónu, cez ktorý je možné nastaviť podsvietenie, polohu postele, rôzny typ masáže apod. Posteľ má v sebe zabudované senzory, ktoré snímajú váš spánok a ukladajú tieto dáta, ktoré je možno následne zobraziť a analyzovať a môžu byť napríklad užitočné pre lekárov. Automatizácia sa prejavuje napríklad pri výskyte chrápania, ktoré senzory zachytia a upravia polohu postele automaticky, aby človek prestal chrápať.
(MATEJÍČKOVÁ, J., 2018)
Chladnička – Súčasťou inteligentnej chladničky sú vnútorné kamery a vonkajší displej na dverách.
Kamery snímajú obsah chladničky, ktorý sa zobrazuje na displeji na dverách chladničky, na smartfóne v obchode alebo na inom zariadení. Na základe obsahu, chladnička poskytuje návrhy receptov, ktoré je možné uvariť. Zároveň s pomocou aplikácie je možné priradiť k jednotlivým potravinám dátum spotreby, ktorý už je následne automaticky aktualizovaný a v prípade blízkeho ukončenia spotreby je užívateľ upozornený. Chladnička dokáže zobrazovať videá, počasie, správy, je plne prepojená so smartfónom a pomáha vytvárať nákupný zoznam.
Toaleta – Bezdotykové splachovanie alebo samo splachovanie, bezdotykové otváranie záchodovej dosky, vyhrievaná a masážna doska, LED osvetlenie to sú základné funkcie smart toalety.
Vaňa – Vaňa je prepojená na domáceho hlasového asistenta a na základe hlasového riadenia je možné napustiť vaňu, pričom voda sa sama zastaví a teda nie je nutné dávať pozor. Takisto ako toaleta obsahuje LED osvetlenie.
Malé
Zariadenia, ktoré sú malej veľkosti, nízkej hmotnosti, užívateľ dokáže presúvať, manipulovať s nimi a implementovať sám, ľahko a rýchlo.
Hlasový asistent – Domáci hlasový asistent je pripojený do elektrickej siete, na Internet a pri súhlase aj do rôznych účtov, napr. Spotify. Je plne ovládateľný hlasom, je možné s ním komunikovať ako s webovým prehliadačom a sprostredkováva komunikáciu s inými smart zariadeniami v domácnosti.
Najznámejšími asistentmi sú od spoločností Amazon (Alexa), Google (Google Home) a Apple (HomePod). Existuje viacero farebných a tvarových variácií.
Čistič – Toto zariadenie slúži na umývanie obkladov, okien, zrkadiel a iných typov sklenených povrchov. Prostredníctvom zabudovaných senzorov, ktoré detekujú okraje a rámy, je možné čističe využívať aj na bez rámových sklách. Na udržanie v zvislej polohe využíva saciu schopnosť a proti
26
pádu, či výpadku prúdu má niekoľko bezpečnostných opatrení – záložná batéria pri výpadku elektriny a lano na uchytenie. Pomocou AI technológie a gyroskopu prebieha kontrola a riadenie pohybu po povrchu. (CLOSE, CH., 2020)
Kvetináče – Takýto kvetináč zaisťuje automatické zavlažovanie a monitoruje teplotu, vlhkosť, pomer svetla, úroveň hnojiva danej kvetiny, či rastliny, ktorá je v takomto kvetináči posadená.
Niektoré majú zabudované svetlo pre lepší rast.
Vysávač – Súčasťou vysávača je nabíjacia stanica a prípadne rôzne typy vlákien pre rôzne typy podláh. Vysávač je riadený cez hlasového asistenta a pomocou mobilnej aplikácie, kde je možné sledovať samotný proces a nastavovať vlastnosti vysávania. Vysávač sa pohybuje po domácnosti pomocou laserov, ktorými meria vzdialenosť k objektom a určuje polohu alebo pomocou kamier a algoritmu určujúceho kľúčové body, ktoré následne vytvoria 3D mapu priestoru. (PAO, CH., 2019) Mikrovlnná rúra – So zabudovanými senzormi dokáže merať úroveň vlhkosti jedla alebo teplotu jedla a automaticky meniť čas a teplotu varenia. Pripojená na domáceho hlasového asistenta umožňuje jednoduchú komunikáciu s mikrovlnnou rúrou a komunikáciu na diaľku. Pomocou naskenovania čiarového kódu produktu dokáže sama určiť dobu a teplotu varenia, bez toho, aby ste museli študovať návod na použitie. Aj napriek smart funkciám, tento produkt vyžaduje stále množstvo manuálnych úkonov a pomoci.
Smetný kôš – Smetný kôš je samo otvárateľný a sám uzatvára vrecia po stlačení príslušného tlačidla.
Okrem iného existuje zariadenie GeniCan skener, ktorý sa umiestňuje do smetných košov a na základe skenu čiarového kódu vyhadzovanej potraviny alebo na základe hlasového riadenia je možné túto potravinu pridať na nákupný zoznam. (BROWN, B., 2017) Ďalší typ koša, kôš Qube, je prepojený so smartfónom a poskytuje informácie o aktuálnom stave plnosti koša, stupeň recyklácie a jej dopady, rozličné analýzy, poskytuje samočistenie a osviežovanie koša. (CHOWDHURY, A., 2016)
Sekačka trávy – Sekačka obsahuje baterky, ktoré sú dobíjané elektrickou energiou. Na vymedzenie plochy na kosenie slúži kábel, ktorý je napojený na napájaciu stanicu, ktorá informuje sekačku v prípade, že sa vyskytne v blízkosti kábla. Sekačka je schopná kosiť aj v kopci, zabezpečiť sa pri krádeži (alarm, pin kód), môže byť ovládaná cez hlasového asistenta a pomocou GPS zaznamenáva už pokosenú plochu. Mnoho sekačiek vykonáva nepravidelné pohyby po trávniku, no sú aj také, ktoré pri prvom kosení zaznamenajú plochu dvora, uložia ju a na základe výpočtov je určená vodorovná dráha kosenia. Niektoré sekačky sú schopné kosiť aj počas slabšieho dažďa a niektoré pri zachytení dažďa zastavia kosenie. Sekačka je napojená na mobilnú aplikáciu, kde je možne nastavovať funkcie – rozdelenie trávnika na sekcie, nastavenie kosenia v konkrétne dni/hodiny, meniť výšku kosenia. (DELANEY, J., 2020)
Sprchovacia hlavica – Sprchovacia hlavica má zabudovaný vodeodolný reproduktor a je napojený na domáceho hlasového asistenta, napr. Alexu. Hlasom je možné zvoliť playlist, podcast alebo odpovedať na hlasový hovor. Sprchovacia hlavica obsahuje aj LED svetlo, ktorým je možné dotvoriť wellness atmosféru. Niektoré sprchovacie hlavice LED svetlom indikujú teplotu vody. Reproduktor je možné aplikovať aj na starú sprchovaciu hlavicu.
27
Zubná kefka – Zabudované senzory v kefke pomáhajú sledovať čistenie zubov a konkrétnych oblastí, tlak vyvíjaný na zuby počas čistenia, pomáhajú detekovať povlak na zuboch modrým svetlom a analyzovať celý proces čistenia, ktorý je zaznamenávaný v príslušnej aplikácií.
Pomoc zdravotne znevýhodneným
Aplikácia inteligentných zariadení je aj v oblasti zdravotníctva a v prípade inteligentnej domácnosti bude hovorené o menších zariadeniach a spôsoboch ako inteligentná domácnosť pomáha ľuďom so zdravotnými psychickými a fyzickými problémami. Zariadenia, zvyčajne nositeľné, zbierajú relevantné dáta pre doktorov a zdravotníkov, ktorí majú lepší prehľad o zdravotnom stave pacienta a umožní im rýchlejšie a lepšie určiť diagnózu. Jedno z inteligentných zariadení využívaných v domácnostiach sú dávkovače liekov. Na trhu sú dávkovače, ktoré vydávajú zvukové signály, vibrácie, či svetelné signalizácie alebo také, ktoré sú napojené na aplikáciu, ktorá oznámi ktorý liek je potrebné si zobrať, napríklad od dcérskej spoločnosti Xiaomi, HiPee. Jeden z najlepších dávkovačov je Pillo navrhnuté pre jedného človeka. Disponuje systémom rozpoznávania tváre a hlasu, Wi-fi, Bluetooth, mikrofónmi, kamerou, funguje ako hlasový asistent a informuje a dávkuje lieky, ktoré práve človek potrebuje. Ak dávka je zabudnutá, je odoslané upozornenie blízkej osobe.
Podľa výskumu Národného ústavu duševného zdravia (NÚDZ) prežije duševnú chorobu v Česku každý rok približne každý piaty obyvateľ (21,7 %). (ANTOŠOVÁ, D., 2018) Duševná choroba zasahuje aj do pracovnej sféry a podiel udelených invalidných dôchodkov z dôvodu poškodeného duševného zdravia na celkový počet je zhruba 17% a predstavujú najrýchlejšie rastúcu príčinu pre udelenie takéhoto dôchodku v ČR. Duševné problémy sú druhou najčastejšou príčinou udelenia invalidného dôchodku. Nejde o problém len v ČR, ale aj celosvetovo sa zhoršujú podmienky pre kľudné dospievanie a ranú dospelosť, ale aj dospelosť. (KOPECKÁ, R., 2017) Táto téma medzi občanmi v ČR nie je obľúbená z dôvodu následného odsudzovania, výsmechu a povyšovania sa, a preto ľudia s duševnými problémami častokrát ich taja. Z rastúcich čísel vyplýva, že je dôležité sa tejto oblasti venovať rovnako ako inej v zdravotníctve. Nižšie budú popísané inteligentné zariadenia, ktoré pomáhajú monitorovať a zlepšovať duševný stav pacienta.
Prvým je BioEssence vyvinuté v MIT laboratóriu, ktoré monitoruje užívateľa (srdcový rytmus, dýchanie) a zisťuje, či užívateľ neprežíva stres, bolesť alebo frustráciu a následne uvoľňuje vôňu, ktorá užívateľovi pomôže sa prispôsobiť tejto negatívnej emócii. (SOMRES, M., 2019)
Spoločnosť Cogito spolu s CompanionMx uviedli na trh aplikáciu Companion na monitorovanie duševného zdravia a zlepšovanie sebapoznania, ktorá počúva hlas užívateľa a analyzuje ho, či nevykazuje známky úzkosti a zmeny nálady. Všetko je realizované cez aplikáciu a každodenné kontroly. (SOMRES, M., 2019)
TouchPoint je ďalším z nositeľných zariadení, ktoré pri zaznamenaní stresu v ľudskom tele emitujú vibrácie, ktoré deaktivujú štandardnú stresovú reakciu. Údaje ukázali, že za pouhých 30 sekúnd od použitia TouchPoints došlo u ľudí k 74% zníženiu úrovne stresu a 68% zníženiu telesných pocitov súvisiacich so stresom. (HAGEMAN, N., KADE, E. a SERIN., A., 2018)
Vyššie popísané zariadenia zjednodušujú život a pomáhajú lekárom lepšie monitorovať zdravotný stav, avšak táto pomoc je stále nedostatočná a z pohľadu inteligentných vecí neinovovaná.
V súčasnosti prebieha vývoj a testovanie rôznych aplikácií, zariadení a pomôcok, ktoré by pomohli
28
ľuďom so zdravotnými problémami, avšak momentálne nie sú dostupné a očakávaný vstup na trh je nejasný.
3.5.2. Trendy v inteligentných domácnostiach
Na svete sa organizuje veľké množstvo konferencií, výstav a iných udalostí, na ktorých sú predstavované najnovšie novinky vo svete technológií. Jedným z takýchto podujatí je aj Consumer Electronics Show (CES), ktoré patrí k najväčším a najnavštevovanejším podujatím na svete. CES sa uskutočnil v januári roku 2020 a predstavil niekoľko technológií inteligentných domácností. Rozvoj technológií sa odráža aj v robotike a aj na tejto konferencii sa objavilo množstvo zaujímavých a nezvyčajných robotov. Pre túto prácu autorka vybrala tie, ktoré sú využiteľné v domácnostiach.
Inteligentným domácnostiam sa venujú rôzne webové portály, no medzi popredných technologických vydavateľov patrí portál Digital Trends, v ktorom sa trendom v inteligentných domoch venovala novinárka Rawesová. (RAWES, E., 2020). Druhým zdrojom bol portál CNET, kde tieto trendy spracoval profesionálny digitálny novinár Brown (BROWN, R., 2020), ktorý sa venuje aj samotnému testovaniu noviniek.
Vypínač (GE) – Firma vytvorila vypínače, ktoré nevyžadujú neutrálne káble a tak sa inštalácia stala veľmi rýchlou a jednoduchou a dostupnou pre všetky typy domácností.
Chladnička (Samsung, LG) – Ako bolo vyššie spomenuté, chladnička s užívateľovou pomocou a s pomocou aplikácie bola schopná ukladať dátumy spotreby. Tento rok boli predstavené chladničky, ktoré prostredníctvom kamier a AI by mali byť schopné samé priradiť potravinám dátum spotreby.
Toaleta (Stanfordská univerzita) – Smart toaleta obsahuje kamery, snímače tlaku, testovacie prúžky a ďalšie senzory. Jej primárnym cieľom je analyzovať a zaznamenávať každodennú stolicu a moč za účelom zlepšenia zdravia človeka a detekovania prípadnej choroby v počiatku. Táto toaleta momentálne ešte nie je na trhu a v súčasnosti prebieha jej testovanie. (DAVIS, N., 2020)
Práčka a sušička (LG) – Novinka predstavená tento rok, prostredníctvom pokročilých senzorov a AI identifikuje materiál oblečenia a s použitím hlbokého učenia práčka potom porovnáva tieto informácie s viac ako 20 000 údajovými bodmi súvisiacimi s používaním práčky, aby naprogramovala optimálne nastavenie pracieho cyklu pre dosiahnutie najlepších výsledkov, zlepšila čistenie a predĺžila životnosť odevov. Na základe váhy oblečenia a vybraného pracieho cyklu zvolí vhodnú dávku pracieho prášku. Práčka tiež upozorňuje na nedostatok tohto prášku a ak užívateľ dá povolenie, tak automaticky dokáže objednať používaný prací prach a aviváž. (LG, 2020)
Vankúš (10Minds) – Vankúš, ktorý funguje na podobnom princípe ako posteľ pri chrápaní. Majú rovnaký účel a to zastaviť chrápanie. Zariadenie umiestnené na stolíku a pripojené na vankúš zachytí chrápanie a vankúš zmení veľkosť vyfúknutím alebo nafúknutím vzduchu.
Yummly Thermometer (Whirpool) – Zariadenie, ktoré sa zastrčí do mäsa a meria teplotu nielen jedla ale aj vzduchu v rúre. Cez aplikáciu je nutné si nastaviť ako má byť mäso prepečené a termometer už len upozorní, keď bude jedlo hotové. Spoločnosť vyvinula novú vlastnosť, prepojenie termometra s rúrou a automatické pridávanie teploty.
