Lo sviluppo di sistemi automatizzati che tracciano gli occupanti e si adattano alle loro preferenze è un importante passo successivo per il futuro delle case intelligenti. Quando entri in una stanza, ad esempio, un sistema potrebbe impostare un termometro alla temperatura preferita. O quando ti siedi sul divano, un sistema potrebbe spostare istantaneamente il televisore sul tuo canale preferito.

Ma consentire a un sistema domestico di riconoscere gli occupanti mentre si spostano all'interno della casa è un problema più complesso. Recentemente, sono stati costruiti sistemi che localizzano gli esseri umani misurando i riflessi dei segnali wireless dai loro corpi. Ma questi sistemi non possono identificare gli individui. Altri sistemi possono identificare le persone, ma solo se portano sempre con sé i loro dispositivi mobili. Entrambi i sistemi si basano anche su segnali di tracciamento che potrebbero essere deboli o essere bloccati da varie strutture.

I ricercatori del MIT hanno costruito un sistema che fa un passo verso la casa intelligente completamente automatizzata identificando gli occupanti, anche quando non trasportano dispositivi mobili. Il sistema, chiamato Duetto, utilizza segnali wireless riflessi per localizzare gli individui. Ma incorpora anche algoritmi che eseguono il ping dei dispositivi mobili nelle vicinanze per prevedere le identità degli individui, in base a chi ha utilizzato per ultimo il dispositivo e alla traiettoria di movimento prevista. Usa anche la logica per capire chi è chi, anche in aree senza segnaletica.

"Le case intelligenti sono ancora basate su input espliciti dalle app o che dicono ad Alexa di fare qualcosa. Idealmente, vogliamo che le case siano più reattive a ciò che facciamo, per adattarsi a noi, "dice Deepak Vasisht, uno studente di dottorato presso il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) del MIT e autore principale di un documento che descrive il sistema presentato alla conferenza Ubicomp della scorsa settimana. "Se abiliti la consapevolezza della posizione e la consapevolezza dell'identificazione per le case intelligenti, potresti farlo automaticamente. La tua casa sa che sei tu a camminare, e dove stai camminando, e può aggiornarsi da solo."

Esperimenti fatti in un appartamento di due stanze con quattro persone e un ufficio con nove persone, nell'arco di due settimane, ha mostrato che il sistema è in grado di identificare gli individui con una precisione del 96% e del 94%, rispettivamente, anche quando le persone non portavano i loro smartphone o si trovavano in aree bloccate.

Ma il sistema non è solo novità. Duet potrebbe essere potenzialmente utilizzato per riconoscere gli intrusi o garantire che i visitatori non entrino in aree private della tua casa. Inoltre, Vasisht dice, il sistema potrebbe acquisire informazioni di analisi comportamentale per applicazioni sanitarie. Qualcuno che soffre di depressione, ad esempio, può muoversi più o meno, a seconda di come si sentono in un dato giorno. Tali informazioni, raccolti nel tempo, potrebbe essere prezioso per il monitoraggio e il trattamento.

"Negli studi comportamentali, ti interessa come si muovono le persone nel tempo e come si comportano, " Dice Vasisht. "È possibile rispondere a tutte queste domande ottenendo informazioni sulla posizione delle persone e su come si muovono".

I ricercatori prevedono che il loro sistema verrà utilizzato con il consenso esplicito di chiunque venga identificato e monitorato con Duet. Se necessario, potrebbero anche sviluppare un'app per consentire agli utenti di concedere o revocare l'accesso di Duet alle informazioni sulla propria posizione in qualsiasi momento, Vaisht aggiunge.

I coautori del documento sono:Dina Katabi, il Professore Andrew ed Erna Viterbi di Ingegneria Elettrica e Informatica; l'ex ricercatore CSAIL Anubhav Jain '16; e dottorandi CSAIL Chen-Yu Hsu e Zachary Kabelac.

Tracciamento e identificazione

Duet è un sensore wireless installato su una parete di circa un piede e mezzo quadrato. Incorpora una mappa del pavimento con aree annotate, come la camera da letto, cucina, letto, e divano del soggiorno. Raccoglie anche i tag di identificazione dai telefoni degli occupanti.

Il sistema si basa su un sistema di localizzazione basato su dispositivo creato da Vasisht, Katabi, e altri ricercatori che tracciano gli individui entro decine di centimetri, in base alle riflessioni del segnale wireless dai loro dispositivi. Lo fa utilizzando un nodo centrale per calcolare il tempo impiegato dai segnali per colpire il dispositivo di una persona e tornare indietro. Negli esperimenti, il sistema è stato in grado di individuare dove si trovavano le persone in un appartamento con due camere da letto e in un bar.

Il sistema, però, fatto affidamento su persone che trasportano dispositivi mobili. "Ma nel costruire [Duet] ci siamo resi conto, a casa non porti sempre il telefono, " Dice Vasisht. "La maggior parte delle persone lascia i dispositivi su scrivanie o tavoli, e gironzolare per casa».

I ricercatori hanno combinato la loro localizzazione basata sul dispositivo con un sistema di tracciamento senza dispositivo, chiamato WiTrack, sviluppato da Katabi e altri ricercatori CSAIL, che localizza le persone misurando i riflessi dei segnali wireless dai loro corpi.

Duet individua uno smartphone e mette in relazione il suo movimento con il movimento individuale catturato dalla localizzazione senza dispositivo. Se entrambi si muovono in traiettorie strettamente correlate, il sistema associa il dispositivo all'individuo e, perciò, conosce l'identità dell'individuo.

Per assicurarti che Duet conosca l'identità di qualcuno quando è lontano dal suo dispositivo, i ricercatori hanno progettato il sistema per acquisire il profilo di potenza del segnale ricevuto dal telefono quando viene utilizzato. Quel profilo cambia, a seconda dell'orientamento del segnale, e che il cambiamento sia mappato sulla traiettoria di un individuo per identificarlo. Per esempio, quando un telefono viene utilizzato e poi riposto, il sistema acquisirà il profilo di alimentazione iniziale. Quindi stimerà come apparirebbe il profilo di potenza se fosse ancora trasportato lungo un percorso da un individuo in movimento nelle vicinanze. Quanto più il profilo di potere variabile è correlato al percorso dell'individuo in movimento, più è probabile che l'individuo possieda il telefono.

Pensiero logico

Un ultimo problema è che strutture come le piastrelle del bagno, schermi televisivi, specchi, e varie apparecchiature metalliche possono bloccare i segnali.

Per compensare ciò, i ricercatori hanno incorporato algoritmi probabilistici per applicare il ragionamento logico alla localizzazione. Fare così, hanno progettato il sistema per riconoscere i confini di ingresso e uscita di spazi specifici della casa, come le porte di ogni stanza, il comodino, e il lato di un divano. In qualsiasi momento, il sistema riconoscerà l'identità più probabile per ogni individuo in ogni confine. Quindi deduce chi è chi per eliminazione.

Supponiamo che un appartamento abbia due occupanti:Alisha e Betsy. Duet vede Alisha e Betsy entrare in soggiorno, associando il movimento dello smartphone alle traiettorie di movimento. Entrambi poi lasciano i loro telefoni su un tavolino vicino per caricare — Betsy va in camera da letto per fare un pisolino; Alisha resta sul divano a guardare la televisione. Duet deduce che Betsy è entrata nel confine del letto e non è uscita, quindi deve essere sul letto. Dopo un po, Alisha e Betsy si trasferiscono in, dire, la cucina — e il segnale si interrompe. Duetto fa sì che due persone siano in cucina, ma non conosce la loro identità. Quando Betsy torna in soggiorno e prende il telefono, però, il sistema rimarca automaticamente l'individuo come Betsy. Per processo di eliminazione, l'altra persona ancora in cucina è Alisha.

"Ci sono punti ciechi nelle case in cui i sistemi non funzionano. Ma, perché hai un quadro logico, puoi fare queste inferenze, "Dice Vasisht.

"Duet adotta un approccio intelligente combinando la posizione di diversi dispositivi e associandola agli esseri umani, e sfrutta le tecniche di localizzazione senza dispositivi per localizzare gli esseri umani, "dice Ranveer Chandra, un ricercatore principale presso Microsoft, chi non era coinvolto nell'opera. "La determinazione accurata della posizione di tutti i residenti in una casa ha il potenziale per migliorare significativamente l'esperienza in casa degli utenti... L'assistente domestico può personalizzare le risposte in base a chi gli sta intorno; la temperatura può essere controllata automaticamente in base alle preferenze, con conseguente risparmio energetico. I futuri robot in casa potrebbero essere più intelligenti se sapessero chi si trova in casa. Il potenziale è infinito".

Prossimo, i ricercatori mirano a implementazioni a lungo termine di Duet in più spazi e a fornire servizi di analisi di alto livello per applicazioni come il monitoraggio della salute e le case intelligenti reattive.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.