КОНФИДЕНЦИАЛЬНЫЙ «УМНЫЙ ДОМ»

Аннотация

Сформулирована актуальность использования технологий «умный дом» в жизни современного человека. Представлены распространенные протоколы реализации «умного дома», описаны их достоинства и недостатки. Предложена система, основанная на голосовом помощнике, развернутая локально на телефоне пользователя.

Современные технологии довольно глубоко интегрировались в нашу жизнь. Современный человек уже не может представить свою повседневность без смартфона и Интернета. Однако не все пользуются такой технологией, как «умный дом». «Умный дом» представляет собой интегрированную систему [1], которая использует интернет вещей (IoT), искусственный интеллект (AI) и другие передовые технологии для управления и автоматизации различных аспектов домашней жизни. Основной целью «умного дома» является повышение комфорта и уровня жизни его пользователей. Эта технология в автоматическом режиме или по запросу пользователя управляет «умными» устройствами. Например, пользователь может заранее настроить сценарий, который автоматически включает свет, отрегулирует температуру и поприветствует хозяина по его возращении домой, пользователь также может произвести ручную настройку через удобный интерфейс или с помощью голосового помощника. Это не только упрощает повседневные задачи, но и создает атмосферу, способствующую расслаблению и отдыху.

В актуальное время на рынке представлено большое количество протоколов реализации «умного дома», вот некоторые из наиболее распространенных [2, 3]:

1. Zigbee ‒ спецификация сетевых протоколов верхнего уровня ‒ уровня приложений APS (англ. application support sublayer) и сетевого уровня NWK, использующих сервисы нижних уровней ‒ уровня управления доступом к среде MAC и физического уровня PHY, регламентированных стандартом IEEE 802.15.4. Zigbee и IEEE 802.15.4; описывают беспроводные персональные сети (WPAN). Особенность этого протокола заключается в его малом энергопотреблении, что позволяет устройствам, реализующим этот протокол, работать от пальчиковой батарейки и объединяться в топологические сети разной сложности.
2. Z-Wave. Протокол с меш-топологией, работающий на частоте 900 МГц. Поддерживает широкий спектр устройств, включая освещение, термостаты и системы безопасности.
3. Thread. Протокол с меш-топологией, основанный на IPv6. Подходит для устройств с низким энергопотреблением, требующих высокой надежности.
4. Insteon. Гибридный протокол, использующий как проводную, так и беспроводную связь. Поддерживает широкий спектр устройств, включая освещение, термостаты и системы безопасности. KNX: Протокол, использующий как проводную, так и беспроводную связь. Широко используется в профессиональных системах автоматизации зданий. Matter (ранее известный как Project Connected Home over IP): Новый стандарт, разрабатываемый консорциумом ведущих компаний. Направлен на улучшение совместимости и безопасности «умных» устройств.
5. X10. Один из первых протоколов для «умного дома», использующий электропроводку для передачи данных. Поддерживает базовые функции, такие как управление освещением и электроприборами.
6. UPB (Universal Powerline Bus): Протокол, использующий электропроводку для передачи данных. Поддерживает более надежную и быструю передачу данных по сравнению с X10.

Все эти протоколы объединяет один главный недостаток: большинство из них привязаны к сервисам корпораций. Из этого следует, что за владельцем такого «умного дома» так или иначе ведется слежка со стороны корпораций.

Предлагаем усовершенствованную систему, основанную на голосовом помощнике, развернутом локально на телефоне пользователя. Система подразумевает взаимодействие с «умным домом» посредством голосовых команд, также обрабатываемых на локальной машине.

В качестве нейронной сети можно использовать любую модель с открытым исходным кодом, в качестве примера рассмотрим Ollama. Для передачи голоса в нейросеть придется использовать прослойку для конвертации речи в текст и передачи его в нейросеть для дальнейшей обработки.

Использование локальной нейросети позволит пользователю применять данную систему не только как управление «умным домом», но и в качестве личного секретаря. Помимо основной цели (управление «умным домом»), пользователь также может задавать вопросы, не связанные с «умным домом». Например, пользователь может попросить создать напоминание/заметку, сделать звонок, ответить на смс.

Принцип работы с пользователем: пользователь диктует команду, которая передается в программу для конвертации речи в текст, который, в свою очередь, передается в нейросеть, которая ищет заранее заданные команды, в случае нахождения заранее указанного паттерна запускается заранее установленный сценарий, в случае, если команда не найдена, запускается диалог с пользователем.

Принцип работы сценариев: так как в данном проекте использование сторонних сервисов категорически не рекомендуется, пользователю придется разворачивать всю инфраструктуру локально. При нахождении команды нейросеть делает запрос на локальный сервер (домашний компьютер пользователя), к которому подключена вся инфраструктура. После получения команды сервер выполняет заранее запрограммированный сценарий.

В заключение можно сказать, что предложенный проект «умного дома» даст возможность получить все преимущества «умного дома» пользователям, заботящимся о своей конфиденциальности и цифровой безопасности.

© Костин К. А., Бурукина И. П., 2025