خانه هوشمند چیست؟ چگونه یک زندگی تخیلی را در واقعیت تجربه کنیم

ایده‌ی خانه هوشمند در عالم تخیل شروع شد، در دهه‌ی ۱۹۶۰ به واقعیت پا گذاشت و روزبه‌روز با پیشرفت تکنولوژی جلوه‌های شگفت‌انگیزتری به خود می‌گیرد. برای آشنایی بیشتر با خانه هوشمند با این مقاله همراه شوید.

احتمالا برای شما هم پیش آمده است که وقتی از خانه بیرون می‌آیید یا برای مدتی به سفر می‌روید، از اتفاقاتی که ممکن است در خانه بیفتد و شما از آن‌ها بی‌خبرید،‌ دچار نگرانی شوید. تردیدهایی چون زیر گاز را خاموش کردم؟ دزدگیر را فعال کردم؟ بچه‌ها در خانه مشغول انجام تکالیف هستند یا دارند تلویزیون تماشا می‌کنند؟ ممکن است آرامشی را که قصد داشتید در سفر به دست آورید، از شما بگیرند.

خانه هوشمند به تمام این نگرانی‌ها با یک نگاه سریع به گوشی هوشمند یا تبلت پایان می‌دهد. می‌توان دستگاه‌ها و لوازم خانگی را طوری به هم متصل کرد تا بتوانند با یکدیگر و با شما در ارتباط باشند، حتی اگر صدها کیلومتر با خانه فاصله داشته باشید.

هر دستگاهی که از برق استفاده می‌کند، می‌تواند به شبکه‌ی خانگی وصل شده و تحت فرمان شما باشد. این فرمان چه صوتی باشد، چه کنترل از راه دور یا فشار دادن دکمه‎‌ای در اپلیکیشن گوشی یا تبلت،‌ خانه به آن واکنش نشان می‌دهد. اکثر وسایلی هم که به شبکه‌ی هوشمند خانگی متصل می‌شوند، به روشنایی، امنیت، سرگرمی و تنظیم دمای اتاق مربوط می‌شوند.

شاید عبارت خانه هوشمند شما را یاد فیلمی بسیار قدیمی با همین نام (Smart House) بیندازد که در آن اعضای یک خانواده‌ی سه‌نفره در مسابقه‌ای برنده‌ی خانه‌ای می‌شوند که توسط دستیاری مجازی به نام PAT (مخفف Personal Applied Technology به‌معنی تکنولوژی کاربردی شخصی)‌ اداره می‌شود. یا شاید خانه‌ی تئودور توامبلی در فیلم Her را تصور کنید که سیستم روشنایی آن خودکار و دارای حسگر حرکتی است. خانه‌ای که تئودور عاشق سیستم عامل کامپیوترش می‌شود و می‌تواند با شخصیت بازی واقعیت مجازی که به شکل هولوگرام در خانه‌ی او حرکت می‌کند، خیلی راحت گفت‌وگو کند.

اما مفهوم خانه هوشمند مدت‌ها است پا را از وادی تخیل بیرون گذاشته است. اگر خانه هوشمند میلیاردرهایی چون بیل گیتس را کنار بگذاریم که برای ساخت آن نزدیک ۱۰۰ میلیون دلار هزینه کرده است، می‌توان جلوه‌هایی از این تکنولوژی شگفت‌انگیز را در خانه‌های بسیاری در سراسر دنیا مشاهده کرد. در حال حاضر، بیش از ۱۷۵ میلیون خانه هوشمند در دنیا وجود دارد و پیش‌بینی ‌شده است نرخ رشد مرکب سالانه‌ی این بازار از سال ۲۰۲۰ تا ۲۰۲۵ با رشد ۲۵ درصدی روبه‌رو شود.

مفهومی که زمانی فقط در فیلم‌های علمی‌تخیلی وجود داشت، حالا به مد روز تبدیل شده است و به‌جای استارتاپ‌ها، حالا شرکت‌های تکنولوژی مطرحی چون آمازون و گوگل به این صنعت روی آورده و آن را تحت کنترل خود درآورده‌اند.

علت همه‌گیری خانه‌های هوشمند هم پیشرفت چشمگیری است که در گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها صورت گرفته است. این کامپیوترهای سبک و قابل‌حمل را می‌توان همه جا یافت و اتصال دائمی آن‌ها به اینترنت به این معنی است که می‌توانند دستگاه‌های الکترونیکی بسیاری را کنترل کنند.

همه چیز با تخیل شروع شد و با اینترنت اشیاء  (IoT) به اوج خود رسید. در بستر اینترنت اشیا، محصولات بسیاری به یکدیگر متصل شده‌اند و این مجموعه هر روز بزرگ‌تر و بهتر می‌شود. تمام وسایل الکترونیکی موجود در خانه می‌توانند در خدمت این انقلاب فناوری قرار بگیرند و زندگی بشر را چنان دستخوش تغییر کنند که با چند دهه‌ی پیش، به هیچ وجه قابل مقایسه نباشد.

خانه هوشمند چیست

تصور کنید تمام وسایل خانه می‌توانستند به اینترنت متصل شوند. نه‌فقط کامپیوترها و گوشی‌های موبایل، بلکه همه چیز؛ از ساعت دیواری گرفته تا اسپیکرها، چراغ‌ها، زنگ در، دوربین‌ها، پنجره‌ها، کرکره‌ها، آب‌گرم‌کن، لوازم آشپزخانه و هر چیزی که فکر کنید.

حالا تصور کنید تمام این وسایل می‌توانستند با هم ارتباط برقرار کنند،‌ به یکدیگر اطلاعات بفرستند و خواسته‌های شما را تنها با یک فرمان صوتی یا لمس دکمه‌ای در اپلیکیشن موبایل انجام دهند. این داستان علمی‌تخیلی نیست، بلکه اینترنت اشیا (IoT) است و جزو کلیدی اتوماسیون خانه هوشمند به حساب می‌آید.

اتوماسیون خانه دقیقا همان چیزی است که از اسم آن مشخص است: خودکار کردن قابلیت کنترل وسایل خانه تنها با فشار دادن یک دکمه یا فرمان صوتی. اصطلاح «خانه هوشمند» هم برای توصیف خانه‌ای استفاده می‌شود که در آن تمام فعالیت‌های خودکار شده مربوط به روشنایی، لوازم خانگی، سیستم گرمایشی، تلویزیون، تهویه، سیستم‌های صوتی، تصویری و سرگرمی، کامپیوترها، دوربین‌ها و سیستم‌های امنیتی در ارتباط با یکدیگر قرار دارند و می‌توان آن‌ها را از یک مکان، خواه از داخل اتاقی در خانه یا از مکانی بسیار دور از خانه،‌ کنترل کرد. اساسا می‌توان گفت منظور از هوشمند بودن خانه، توانایی برقراری ارتباط دستگاه‌های الکترونیکی با یکدیگر یا به عبارتی توانایی «صحبت کردن» آن‌ها با یکدیگر است.

تاریخچه‌ی خانه هوشمند

برخی افراد شروع هوشمندسازی خانه را به محصولی به نام ECHO IV که در دهه‌ی ۱۹۶۰ تولید شد، مرتبط می‌دانند. این کامپیوتر خانگی را می‌شد برای انجام چند کار کوچک از جمله تنظیمات دمای اتاق یا روشن کردن لوازم برقی خاصی در خانه به کار برد. این محصول هیچ‌گاه به بازار راه پیدا نکرد؛ اما گام رو به جلوی بلندی در مسیر هوشمندسازی خانه محسوب می‌شد.

ECHO IV اولین سیستم اتوماسیون خانگی بود که برای کارهای ساده‌ای مثل ذخیره فهرست خرید یا تنظیم دمای اتاق به کار می‌رفت.

با پرشی به سال ۱۹۷۵ به سیستم X10 برمی‌خوریم که به داستان خانه‎‌ هوشمند هیجان بیشتری افزود. X10 سیستمی بود که از طریق خطوط انتقال برق، می‌توانست بین چند دستگاه خانگی ارتباط برقرار کند، چراغ‌ها و لوازم خانگی را روشن یا خاموش کند یا کرکره‌ها را بالا بکشد.

با این وجود، این سیستم کاملا بی‌عیب و نقص نبود. از آنجا که برای اتصال به آن به‌جای سیم‌کشی اختصاصی، به خطوطی که از قبل وجود داشت، نیاز بود، سیگنال‌ها همیشه نمی‌توانستند از بین این خطوط عبور کنند. محصولات ممکن بود سیگنالی را از جای دیگری بخوانند و در کار آن‌ها اختلال ایجاد شود؛ اما با وجود این مشکل بزرگ و مشکلات دیگری نظیر کندی سرعت و قابلیت محدود، X10 پیشرفت چشمگیری در عرصه‌ی تکنولوژیکی بود؛ به‌حدی که امروزه و با وجود گزینه‌های بهتر، محصولات مختلفی همچنان از X10 استفاده می‌کنند.

با گذشت سال‌ها، اتوماسیون محبوبیت بیشتری پیدا کرد و اتصالات مستقل (چه سیمی و چه بی‌سیم) مانع از ازدحام و تداخل سیگنال‌ها شدند. امروزه برخی از محصولات الکترونیکی آن‌قدر راحت به سیستم هوشمند متصل می‌شوند که می‌توانید تنها با داشتن شبکه‌ی وای‌فای، خودتان این کار را به‌تنهایی انجام بدهید.

سیستم هوشمند چیست

سیستم هوشمند در واقع مرکز فرماندهی یا همان مغز متفکر خانه است که تمام دستگاه‌ها را کنترل می‌کند. به‌طور کلی، سیستم هوشمند همان چیزی است که وقتی می‌خواهید کاری به‌طور خودکار انجام شود، با آن صحبت می‌کنید؛ اما دستگاه هوشمند همان محصولی است که به سیستم گزارش می‌دهد؛ مثل لامپ‌های آمازون اکو یا فیلیپس هیو.

اجزای خانه هوشمند

شاید برایتان سؤال است که برای داشتن خانه هوشمند باید برای خرید چه وسایلی هزینه کرد و کدام محصولات خانه را هوشمند می‌کنند. در عمل، تقریبا هر وسیله‌ی الکترونیکی می‌تواند به سیستم هوشمند خانه بپیوند؛ اما سؤال مهم این نیست که چه وسیله‌ای می‌تواند، بلکه چه وسیله‌ای باید به سیستم هوشمند متصل شود. به همین ترتیب، خود دستگاه اهمیتی ندارد، بلکه نحوه‌ی استفاده از آن مهم است. افرادی با ثروت بی‌حدواندازه‌ می‌توانند در این قضیه افراط کنند. مثلاً بیل گیتس، بنیان‌گذار مایکروسافت، کل خانه‌ی خود را حتی تا آن میکروچیپی که مهمانان به سینه‌ی خود سنجاق می‌کنند تا داده‌های شخصی در مورد مقدار روشنایی، نوع موسیقی و دمای مورد ترجیح آن‌ها را ذخیره کند، هوشمندسازی کرده است.

اما برای افراد معمولی با درآمدی معقولانه‌تر، چنین درجه از هوشمندسازی کمی دور از واقعیت و البته فراتر از بودجه‌ی آن‌ها است. اجزایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌کنیم، در اکثر خانه‌های هوشمند وجود دارند.

سیستم‌ کنترل و شبکه

هر خانه هوشمند در درجه‌ی اول به سیستم کنترلی نیاز دارد که به‌عنوان «مغز کل» خانه، اطلاعات را از طریق حسگرهای نصب‌شده دریافت می‌کند. الکسا و گوگل اسیستنت دو مورد از محبوب‌ترین سیستم‌های هوشمند هستند.

حسگرها بعد از راه‌اندازی و قرار گرفتن در نقاط مختلف خانه، شرایط داخلی و خارجی خانه را برای اجرای دستورهای مربوط به روشنایی، دما، تهویه و خاموش یا روشن کردن دستگاه‌های متصل، به سیستم کنترل منتقل می‌کنند. اکثر پنل‌های کنترل مجهز به نرم‌افزاری هستند که هنگام استفاده «یاد می‌گیرد»‌؛ اما در صورت لزوم، می‌توان دستور کار آن‌ها را به‌طور دستی وارد کرد.

سیستم کنترل معمولا تعیین‌کننده‌ی برند محصولاتی است که قرار است به شبکه هوشمند متصل شوند و با سیستم و یکدیگر در ارتباط باشند؛ به همین خاطر  انتخاب این سیستم برای خانه هوشمند در اولویت است.

کنترل دمای اتاق

برای کنترل دمای اتاق، یک گیرنده و ترموستات بی‌سیم برای اتصال سیستم گرمایشی/خنک‌کننده ساختمان به سیستم کنترل نصب می‌شود. سپس به کمک اپلیکیشن‌های نصب‌شده روی تبلت یا گوشی هوشمند یا سایر دستگاه‌های کنترل از راه دور می‌توان دمای دلخواه را بر اساس ساعت‌های شبانه‌روز یا روزهای هفته تنظیم کرد. برخی از این سیستم‌ها حتی می‌توانند خود را با رفتار کاربر هماهنگ کنند و دمای مورد پسند او را بدون هیچ داده‌ی ورودی یاد بگیرند و اعمال کنند.

برخی از سیستم‌های تنظیم دما را می‌توان با صدا کنترل کرد. این دستگاه‌ها حتی می‌توانند مکان شما را در خانه تشخیص دهند و دمای اتاق را مطابق با حضور شما تغییر دهند.

امنیت

یکی از اجزای کلیدی خانه هوشمند سیستم امنیتی بی‌سیم آن است. این سیستم شامل ردیاب‌های حرکتی برای روشن کردن چراغ‌ها، هشدار ورود افراد غیرمجاز یا قفل کردن درهای مجهز به قفل‌‎های الکترونیکی است.

این سیستم طوری تنظیم می‌شود تا هنگام خطر دزدی یا آتش‌سوزی و سوانح دیگر، پیام هشدار به گوشی یا تبلت کاربر فرستاده شود. حسگرهایی که به در پارکینگ، سیستم‌های آتش‌نشانی و امنیتی متصل می‌شوند، در صورت بروز مشکل، بلافاصله به کاربر هشدار می‌دهند.

دوربین‌های مداربسته هم بخشی از این سیستم امنیتی هستند. برخی از این مدل‌ها، از جمله دوربین‌های ساخت رینگ، آرلو و مکسیموس، دارای چراغ‌هایی هستند که راه را روشن می‌کنند. دوربین‌های نصب‌شده در زنگ در هم می‌تواند بر رفت‌وآمدها نظارت کند و به کاربر امکان می‌دهد با مهمانان بدون نزدیک شدن به در یا حتی بدون حضور در خانه، تعامل کنند.

روشنایی و لوازم خانگی

برای افراد بسیاری، سیستم روشنایی هوشمند جذاب‌ترین قابلیت برای هوشمندسازی خانه است. در خانه هوشمند می‌توان به‌راحتی فشار دادن دکمه‌ای روی اپلیکیشن، چراغ‌های اتاق یا لوازم برقی را خاموش و روشن کرد یا نور چراغ‌ها را کم و زیاد کرد.

البته بسیاری از سیستم‌های روشنایی بدون نیاز به هاب مرکزی هم می‌توانند به‌خوبی کار می‌کنند و با اجزای دیگر در تعامل باشند. برای مثال لامپ‌های ساخت شرکت Cree یا TP-Link می‌توانند از طریق وای‌فای و برخی دیگر مانند لامپ‌های فیلیپس هیو می‌توانند از طریق بلوتوث گوشی هوشمند و بی‌نیاز از سیستم کنترل، کار کنند.

آبیاری

آب ارزشمندترین منبع طبیعی است و به همین خاطر داشتن سیستم آبیاری هوشمند علاوه بر آسایش کاربر، از هدر رفتن آب جلوگیری می‌کند. حسگرهای هوشمند بدون هدر دادن آب، گیاهان حیاط یا باغ شما را آبیاری می‌کنند و آبیاری را هنگام بارندگی متوقف می‌کنند. یکی از مزایای این فناوری پیشرفته این است که نیازی به اتصال به هاب مرکزی ندارد.

سرگرمی

با تجهیزات مناسب می‌توان سیگنال‌های تلویزیونی را به‌صورت بی‌سیم در سراسر خانه منتقل کرد. بدین ترتیب می‌توان با داشتن تنها یک سیستم پخش‌کننده در خانه، در تمام اتاق‌هایی که به هاب مرکزی متصل هستند، از برنامه‌های تلویزیونی یا بازی‌های ویدئویی لذت برد. سیستم‌های صوتی نیز از این قابلیت پشتیبانی می‌کنند.

یکی از قدرتمندترین روش‌ها برای یکپارچه‌سازی دستگاه‌ها در خانه هوشمند، استفاده از اپلیکیشن IFTTT است. اسم این اپلیکیشن مخفف «If This Then That» به‌معنی «اگر این، پس آن» است و سرویسی است که در آن فعالیتی در یک دستگاه منجر به انجام فعالیتی دیگر در دستگاهی متفاوت می‌شود.

IFTTT بسیار شبیه داشتن هاب خانگی در فضای ابری است و از بسیاری از محصولات و سرویس‌ها پشتیبانی می‌کند. این اپلیکیشن زمانی رایگان بود؛ اما اکنون اکانت رایگان تنها اجازه‌ی ایجاد کردن سه دستور (موسوم به اپلت) را به هر کاربر می‌دهد. البته می‌توان بدون محدودیت از هزاران اپلتی که توسط کاربران دیگر ایجاد شده و در این اپلیکیشن موجود است، استفاده کرد.

برای مثال، دستور یک اپلت می‌تواند این باشد که هر بار مدت‌زمانی‌که برای Amazon Echo تنظیم شده، به پایان رسید، لامپ‌های هوشمند فیلیپس هیو شروع به فلش زدن کند. اگر اپلتی که به آن نیاز دارید در این اپلیکیشن موجود نیست، باید به خرید اکانت پرو اقدام کنید که هزینه‌ی آن ۳٫۹۹ دلار در ماه است.

آینده خانه هوشمند

ایده‌ی خانه هوشمند شاید اکنون عادی به نظر برسد؛ اما تا چند دهه‌ی گذشته تنها در وادی تخیلات بشر حضور داشت. سال‌ها پیش از ظهور الکسا، سیری، کورتانا یا گوگل اسیستنت، ایده‌ی هوش مصنوعی خانه با دستیاری مجازی به نام PAT در فیلم «خانه هوشمند»‌ دیزنی محصول سال ۱۹۹۹ مطرح شد که با فرمان‌های صوتی ساکنان، خانه را اداره می‌کرد و تمام عادات و علایق آن‌ها را حفظ کرده بود.

تبلت در فیلم ۲۰۰۱: ادیسه فضایی کوبریک گجتی علمی‌تخیلی بود. سه‌گانه‌ی بازگشت به آینده هم نوعی عینک هوشمند را پیش‌بینی کرده بود که شبیه هدست واقعیت مجازی آکیولس ریفت امروزی است. ایده‌ی ساعت‌های هوشمند با پیشتازان فضا شروع شد.

حالا ۲۲ سال از ساخت فیلم «خانه هوشمند»‌ می‌گذرد و تکنولوژی‌هایی چون روشنایی هوشمند، تنظیم دمای هوشمند، قفل هوشمند و جاروبرقی رباتیک آن‌قدر رایج است که دیگر هیچ چشمی از دیدن آن‌ها از تعجب گرد نمی‌شود. نمایشگرهای تلویزیون کل دیوار را می‌پوشانند، هوش مصنوعی در قالب گوشی هوشمند در جیب بسیاری از افراد است و دستگاه‌های متصل به اینترنت جای ما ساعت بیداری تنظیم می‌کنند، پیام می‌فرستند، تماس می‌گیرند و موسیقی پخش می‌کنند. حسگرهای سلامتی مراقب سلامت ما هستند و واقعیت مجازی و افزوده، دنیای تخیلات را به زندگی واقعی ما پیوند داده‌اند.

اگرچه تا رسیدن به یکپارچگی سیستمی چون PAT راه درازی در پیش است؛ اما الکسا و گوگل اسیستنت در حال حاضر جای محکمی در بازار خانه هوشمند برای خود به دست آورده‌اند و به‌عنوان هاب مجازی قدرتمند، کنترل دستگاه‌های مختلفی را تنها از یک نقطه به دست گرفته‌اند.

در آینده‌ی خانه هوشمند می‌توان انتظار اتصال بهتری بین دستگاه‌های هوشمند را داشت. هاب‌های اتصال شخصی از جمله زیگ‌بی، Z-Wave، وای‌فای و بلوتوث به‌زودی بر بازار خانه هوشمند چیره خواهند شد. چشم‌ها به دیدن وسایل رباتیک بیشتری عادت خواهد کرد که با پیشرفت بشر در هوش مصنوعی، در کنار آشپزی و نظافت، می‌توانند برای افراد مسن و کم‌توان،‌ همراه و دستیارهای خوبی باشند.

خانه هوشمند در نهایت به بالاترین درجه ادراک خواهد رسید و در محیطی کاملا شهودی و غریزی، تمام نیازهای ساکنان خانه را مدیریت خواهد کرد. این مدل خانه به‌طور خودکار و مطابق با زمان واقعی، خود را تنظیم می‌کند، دستگاه‌های مبتنی بر هوش مصنوعی خود را به کارآمدترین حالت ممکن با سیستم هوشمند هماهنگ می‌کند و داده‌ها به‌گونه‌ای کنار هم جمع‌آوری می‌شوند تا یادگیری ماشین بتواند تمامی فرایندها را به بهترین شکل بهینه‌سازی کند.

در چند سال دیگر، سازندگان خانه هوشمند تمرکز خود را روی جمع‌آوری کمترین مقدار داده برای ارائه‌ی بیشترین خدمات به کاربران معطوف خواهند کرد. دستگاه‌های هوشمند،‌ هوشمندتر می‌شوند. حضور تکنولوژی هوش مصنویی و یادگیری ماشین پررنگ‌تر می‌شود. نسل پنجم شبکه های تلفن همراه (5G) با افزایش سرعت انتقال داده تا ۲۰ گیگابیت بر ثانیه بدون شک خدمات اینترنت اشیا را متحول خواهد کرد. بنا به گزارش‌ها،‌ تا سال ۲۰۲۵، تکنولوژی 5G نزدیک ۲٫۶ میلیارد کاربر خواهد داشت که این امر،‌ ارزش سالانه‌ی بازار جهانی اینترنت اشیا را به ۳٫۹-۱۱٫۱ تریلیون دلار خواهد رساند.