O desenvolvimento de sistemas automatizados que rastreiam os ocupantes e se adaptam às suas preferências é o próximo passo importante para o futuro das casas inteligentes. Quando você entra em uma sala, por exemplo, um sistema pode definir um termômetro para sua temperatura preferida. Ou quando você se senta no sofá, um sistema pode instantaneamente mover a televisão para seu canal favorito.

Mas permitir que um sistema doméstico reconheça os ocupantes conforme eles se movem pela casa é um problema mais complexo. Recentemente, sistemas foram construídos para localizar humanos medindo os reflexos de sinais sem fio em seus corpos. Mas esses sistemas não podem identificar os indivíduos. Outros sistemas podem identificar pessoas, mas apenas se estiverem sempre carregando seus dispositivos móveis. Ambos os sistemas também dependem de sinais de rastreamento que podem ser fracos ou ser bloqueados por várias estruturas.

Os pesquisadores do MIT construíram um sistema que dá um passo em direção a uma casa inteligente totalmente automatizada, identificando os ocupantes, mesmo quando não estão carregando dispositivos móveis. O sistema, chamado Duet, usa sinais sem fio refletidos para localizar indivíduos. Mas também incorpora algoritmos que fazem ping em dispositivos móveis próximos para prever as identidades dos indivíduos, com base em quem usou o dispositivo pela última vez e sua trajetória de movimento prevista. Ele também usa lógica para descobrir quem é quem, mesmo em áreas com sinal negado.

"Casas inteligentes ainda são baseadas em entradas explícitas de aplicativos ou dizendo a Alexa para fazer algo. Idealmente, queremos que as casas sejam mais reativas ao que fazemos, para se adaptar a nós, "diz Deepak Vasisht, um estudante de PhD no Laboratório de Ciência da Computação e Inteligência Artificial do MIT (CSAIL) e autor principal de um artigo que descreve o sistema apresentado na conferência Ubicomp da semana passada. "Se você habilitar o reconhecimento de localização e reconhecimento de identificação para casas inteligentes, você pode fazer isso automaticamente. Sua casa sabe que é você caminhando, e onde voce esta caminhando, e pode se atualizar. "

Experimentos feitos em um apartamento de dois quartos com quatro pessoas e um escritório com nove pessoas, mais de duas semanas, mostrou que o sistema pode identificar indivíduos com 96 por cento e 94 por cento de precisão, respectivamente, inclusive quando as pessoas não carregavam seus smartphones ou estavam em áreas bloqueadas.

Mas o sistema não é apenas uma novidade. O Duet pode ser usado para reconhecer intrusos ou garantir que visitantes não entrem em áreas privadas de sua casa. Além disso, Vasisht diz, o sistema pode capturar percepções analíticas comportamentais para aplicativos de saúde. Alguém que sofre de depressão, por exemplo, pode se mover mais ou menos, dependendo de como eles estão se sentindo em um determinado dia. Essas informações, coletados ao longo do tempo, pode ser valioso para monitoramento e tratamento.

"Em estudos comportamentais, você se preocupa com como as pessoas estão se movendo ao longo do tempo e como as pessoas estão se comportando, "Vasisht diz." Todas essas perguntas podem ser respondidas obtendo-se informações sobre a localização das pessoas e como elas se movem. "

Os pesquisadores imaginam que seu sistema seria usado com o consentimento explícito de qualquer pessoa que fosse identificada e rastreada com o Duet. Se necessário, eles também podem desenvolver um aplicativo para que os usuários concedam ou revoguem o acesso do Duet às suas informações de localização a qualquer momento, Vasisht acrescenta.

Os co-autores do artigo são:Dina Katabi, o professor Andrew e Erna Viterbi de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação; o ex-pesquisador do CSAIL, Anubhav Jain '16; e os alunos de PhD do CSAIL Chen-Yu Hsu e Zachary Kabelac.

Rastreamento e identificação

Duet é um sensor sem fio instalado em uma parede com cerca de trinta centímetros quadrados. Ele incorpora um mapa de piso com áreas anotadas, como o quarto, cozinha, cama, e sofá da sala. Ele também coleta etiquetas de identificação dos telefones dos ocupantes.

O sistema se baseia em um sistema de localização baseado em dispositivo desenvolvido por Vasisht, Katabi, e outros pesquisadores que rastreiam indivíduos dentro de dezenas de centímetros, com base nas reflexões do sinal sem fio de seus dispositivos. Ele faz isso usando um nó central para calcular o tempo que os sinais levam para atingir o dispositivo de uma pessoa e viajar de volta. Em experimentos, o sistema foi capaz de identificar onde as pessoas estavam em um apartamento de dois quartos e em um café.

O sistema, Contudo, contava com pessoas que carregavam dispositivos móveis. "Mas, ao construir o [dueto], percebemos, em casa você nem sempre carrega seu telefone, "Vasisht diz." A maioria das pessoas deixa dispositivos em escrivaninhas ou mesas, e andar pela casa. "

Os pesquisadores combinaram sua localização baseada em dispositivo com um sistema de rastreamento sem dispositivo, chamado WiTrack, desenvolvido por Katabi e outros pesquisadores CSAIL, que localiza pessoas medindo os reflexos de sinais sem fio em seus corpos.

O Duet localiza um smartphone e correlaciona seu movimento com o movimento individual capturado pela localização sem dispositivo. Se ambos estão se movendo em trajetórias estreitamente correlacionadas, o sistema emparelha o dispositivo com o indivíduo e, Portanto, conhece a identidade do indivíduo.

Para garantir que o Duet saiba a identidade de alguém quando ele estiver longe do dispositivo, os pesquisadores projetaram o sistema para capturar o perfil de potência do sinal recebido do telefone quando ele é usado. Esse perfil muda, dependendo da orientação do sinal, e essa mudança seja mapeada para a trajetória de um indivíduo para identificá-los. Por exemplo, quando um telefone é usado e depois desligado, o sistema irá capturar o perfil de energia inicial. Em seguida, ele estimará como seria o perfil de poder se ainda estivesse sendo carregado ao longo de um caminho por um indivíduo em movimento próximo. Quanto mais próximo a mudança do perfil de poder se correlaciona com o caminho do indivíduo em movimento, o mais provável é que o indivíduo possua o telefone.

Pensamento lógico

Uma questão final é que estruturas como azulejos de banheiro, telas de televisão, espelhos, e vários equipamentos de metal podem bloquear os sinais.

Para compensar isso, os pesquisadores incorporaram algoritmos probabilísticos para aplicar o raciocínio lógico à localização. Para fazer isso, eles projetaram o sistema para reconhecer os limites de entrada e saída de espaços específicos da casa, como portas para cada quarto, ao lado da cama, e a lateral de um sofá. A qualquer momento, o sistema reconhecerá a identidade mais provável para cada indivíduo em cada fronteira. Em seguida, infere quem é quem por processo de eliminação.

Suponha que um apartamento tenha dois ocupantes:Alisha e Betsy. Duet vê Alisha e Betsy entrando na sala de estar, ao emparelhar o movimento do smartphone com as trajetórias de movimento. Os dois então deixam seus telefones em uma mesa de centro próxima para carregar - Betsy vai para o quarto para tirar uma soneca; Alisha fica no sofá para assistir televisão. Duet infere que Betsy entrou no limite da cama e não saiu, então deve estar na cama. Depois de um tempo, Alisha e Betsy se mudam para, dizer, a cozinha - e o sinal cai. Dueto pensa que duas pessoas estão na cozinha, mas não conhece suas identidades. Quando Betsy volta para a sala e pega o telefone, Contudo, o sistema automaticamente marca novamente o indivíduo como Betsy. Por processo de eliminação, a outra pessoa que ainda está na cozinha é Alisha.

"Existem pontos cegos nas casas onde os sistemas não funcionam. Mas, porque você tem uma estrutura lógica, você pode fazer essas inferências, "Vasisht diz.

"O Duet tem uma abordagem inteligente de combinar a localização de diferentes dispositivos e associá-los aos humanos, e aproveita as técnicas de localização sem dispositivo para localizar humanos, "diz Ranveer Chandra, um pesquisador principal da Microsoft, que não estava envolvido no trabalho. "Determinar com precisão a localização de todos os residentes em uma casa tem o potencial de melhorar significativamente a experiência dos usuários em casa. ... O assistente doméstico pode personalizar as respostas com base em quem está ao seu redor; a temperatura pode ser controlada automaticamente com base nas informações pessoais preferências, resultando assim em economia de energia. Futuros robôs em casa poderiam ser mais inteligentes se soubessem quem estava onde na casa. O potencial é infinito. "

Próximo, os pesquisadores objetivam implantações de longo prazo do Duet em mais espaços e fornecer serviços analíticos de alto nível para aplicativos como monitoramento de saúde e casas inteligentes responsivas.

Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.