Янв. 29

Три основные проблемы умных домов и как их можно решить

Когда я впервые столкнулась с умными устройствами, работая с командой Hive в качестве разработчика в 2010, лидеры рынка предлагали решения, способные измерять и контролировать затрату электроэнергии. В то время технология была на стадии зарождения, и, когда в 2017 году я присоединилась к команде Amazon (Alexa Smart Home) в качестве Sr TPM, я удивилась прогрессу, достигнутому в этой области. Количество и качество умных устройств выросло, а умные ассистенты добавили домам удобный голосовой интерфейс.

В этой статье я поделюсь наблюдениями о технологиях и оставшихся проблемах с теми людьми, кто хочет себя попробовать в этой области.

Развитие технологий

Еще десять лет назад мысль о том, что через мобильное приложение можно контролировать свет или камеру у себя в доме или офисе, звучала как научная фантастика. Однако 2018 год показал, что «умный дом» — это уже реальность, которую Zion Market Research оценивает в $53,45 миллиарда к 2022 году. Под «умным домом» я имею в виду место, в котором cеть устройств (connected devices) выполняют рутинные задачи автономно, без взаимодействия с человеком. К примеру, умный свет может включаться, когда кто-то заходит домой, а умный термостат может менять температуру в комнате в зависимости от времени суток или того, есть ли кто-то дома и т. д.

2019 приносит еще больше надежд в индустрию умных домов, так как искусственный интеллект развивается семимильными шагами и голосовые ассистенты Apple HomePod, Google Home and Amazon Echo становятся все более повсеместными. В современном мире производители девайсов для дома по умолчанию встраивают сенсоры и технологии Wi-Fi, ZigBee для того, чтобы они могли общаться между собой и контролировать работу друг друга: см. тостер, кофе машина, свет, пылесос и проч.

Несмотря на стремительный рост потребительского рынка умных устройств у early adopters, полноценный успех этой области зависит от того, как быстро они смогут предоставить пользователям:

Более удобный интерфейс (и совместимость устройств между собой).
Доступную цену.
Безопасность данных.

На сегодняшний день IoT / умные дома — это одно из самых перспективных направлений, и разработчики со всего мира принимают непосредственное участие в борьбе с основными проблемами.

Удобный интерфейс

В среднем, покупатель устройства готов потратить до 20 минут на его настройку перед тем, как сдаться и вернуть его назад. Основная причина — это несовпадение ожиданий и реальности. Заплатив 150$ за умную камеру, владелец нового устройства ожидает, что его настройка пройдет быстро, и оно будет работать беспроблемно месяцами, а лучше — годами. Взамен, пользователям часто приходится тратить много времени и сил, чтобы устройство-таки заработало должным образом.

Умные дома — это относительно новая область, в которой еще нет наработанных требований по юзабилити или качеству. В других, более устоявшихся индустриях ситуация со стандартами обстоит лучше: многие медицинские и коммерческие устройства разработаны на основе общепринятых спецификаций. На самом деле не так уж просто понять, что пользователь считает дружественным интерфейсом и как именно девайсы должны работать в системе. Большая часть времени при настройке уходит на установку мобильного приложения для умного устройства (например, света), создание своего аккаунта, подключение к сети Wi-Fi, а затем — самого устройства. Это если купленное устройство не проявляет заводских проблем. Troubleshooting софтверных и хардверных проблем во время установки — отдельная тема.

С увеличением количества пользователей умных домов, индустрия собирает все больше информации, чтобы понять, как можно улучшить настройку и предоставить более доступный дизайн «out-of-the-box». Хотя создатели умных ассистентов (smart / voice / home assistants) не участвуют в процессе разработки устройств напрямую, они могут повлиять на многие решения, создавая стандарты UX/CX, список технических требований (latency, performance, протоколы взаимодействия). К примеру, Amazon Echo недавно запустил фичу под названием «proactive discovery», которая автоматически проверяет наличие умных устройств в радиусе и подключает их. Это снизило количество шагов во время настройки с 13 до 2, а время настройки — с 15 до 1 минуты.

Доступная цена

Многие будут готовы автоматизировать тривиальные задачи по дому, если, конечно, цена не кусается. Большинство людей на этапе знакомства с умными домами выбирают лампы, благодаря простоте настройки и понятному интерфейсу. Затем они часто добавляют термостат для контроля температуры или умную камеру, чтобы следить за тем, что происходит, пока их нет дома. В таком случае базовая установка будет стоить от $19.99 за камеру, к которой пользователь может подконнектиться из мобильного приложения. Если же он хочет усовершенствовать настройку и добавить голосовой ассистент и монитор, ценник может варьироваться от $50 до $480 (это при средней зарплате за 2018: в США ~ $4K и в Украине ~ $350). Итак, вопрос заключается в том, как можно сделать умный дом более доступным для большего количества населения? У меня возникло несколько идей, делитесь своими в комментариях:

«Do-it-yourself» (DYI) проекты. Технари могут создавать кастомизированные умные устройства, и часто по более низкой цене, используя Raspberry Pi или подобные системы для подключения и контролирования устройств.
Экономия масштаба. По мере развития и увеличения количества умных устройств, производители неустанно ищут пути снижения цены за счет масштаба. Одна из основных моделей, используемых с этой целью, — выпуск дешевых (и более простых устройств) по умолчанию, с возможностью апдейта до премиум фич, таких как компьютерное видение, через подписку. Отличный пример камер Wyze ($19.99 за ед.), в 10 раз дешевле 1 Arlo камеры ($199).
Сбережения. При использовании автоматических систем (дымовых сигнализаций, панелей управления пожарных сигнализаций, контроля света, систем опрыскивания лужаек и кухонных приборов) пользователи могут отслеживать и ограничивать потребление электроэнергии, воды и пр.

Защита данных

Цифровые технологии уже давно приучили нас к тому, чтобы хранить все в электронном виде: фотографии, документы, чаты и т. д. С появлением умных устройств, хакеры могут взломать данные с девайсов, как в облаке, так и на физическом устройстве. Последствия этого могут быть более весомыми, чем украденная кредитная карта или личность. Никто бы не хотел, чтобы незнакомцы получили доступ к их умным камерам или дверям. Проблема безопасности и конфиденциальности данных остается основополагающей в области технологий. Исследование «Security Analysis of Emerging Smart Home Applications» разбивает уязвимости на 2 категории: чрезмерные привилегии (excessive privilege) и незащищенный обмен сообщениями (insecure messaging).

Чрезмерные привилегии — это брешь системы безопасности, когда мобильное приложение получает доступ / права на операции, которые ему на самом деле не нужны для работы. Когда вредоносные программы (malware) получают неограниченный доступ к SMS APIs или логи, это может привести к утечке личной информации (PII), включая пинкоды или пароли. Один из основных методов предотвращения таких сценариев — это кодирование, агрегирование и анонимизация данных.

Совместными усилиями производителей устройств, центра сертификации мобильных приложений и самих пользователей мы можем снизить риск компрометации данных. По моему мнению, производители в первую очередь должны стоять на страже данных пользователей — начиная с этапа проектирования и системного дизайна продукта, применять последние разработки защиты данных и заканчивая тщательным тестированием на потенциальные проблемы с безопасностью. Одного слабого звена будет достаточно, чтобы скомпрометировать конфиденциальность пользователей, и они этого уже не простят. «Неожиданный» совет самим пользователям: нам нужно следить за тем, какие приложения мы скачиваем и устанавливаем, где храним пароли и кому даем доступ к нашим устройствам. Если мы будем относиться к этим вещам халатно, производители вряд ли смогут нам помочь.

Takeaways

Умные дома приносят с собой удобство и комфорт новых разработок, делая квартиры, дома, офисы и отели более отзывчивыми и эффективными с помощью мобильных телефонов и голосовых устройств. Вы можете спросить, какой бэкграунд поможет разработчикам влиться в мир умных домов? Для преодоления этих и других текущих проблем, многие компании ищут специалистов со знанием (пишите, если что-то забыла, дополню):

Firmware (на устройстве):

OS: Linux, Android-based (FireOS), FreeRTOS.
Протоколы: TCP/IP, RTSP, WebRTC, SIP.
Языки: C/C++ , embedded SW development.

Software (на стороне cloud): Java/Python/другой объектно-ориентированный язык программирования, AWS или другая облачная платформа, которая предоставляет набор сервисов для передачи данных и других задач в зависимости от типа устройства (примеры: AWS IoT, Rekognition, Kenesis, Greengrass, Sagemaker).

Передача данных:

Между устройством и сервером: обычно своя (иногда патентированная) версия протокола для передачи данных.
Между устройствами: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-wave, Serial/UART.

Другие:

Для voice-first устройств — также Alexa skill или подобное, ML, ASR/NLU/ER.
Для устройств с поддержкой мобильного приложения — стандартный набор технологий для мобильной разработки (С#, Java, Objective-C, React Native).

Интересные ссылки

An Internet of (Im)Possible Things | John Barrett | TEDxBergen

Future of Smart Home Technology

IoT/CPS Security Research at the University of Michigan

How much does it cost to install smart home system in US

How to Put Together Your First Smarthome (Without Getting Overwhelmed)