Smart homes: come l’IoT ci aiuterà nella vita di tutti i giorni

l’Internet of Thinks ci aiuterà nella vita di tutti i giorni ?

Negli ultimi anni le applicazioni e le tecnologie IoT stanno diventando sempre più a portata delle persone, interfacciandosi con le loro attività e occupazioni quotidiane anche in ambiente domestico.

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Quando l’approccio IoT si inserisce nell’ambito residenziale si parla di Smart Homes.

In questo contesto è possibile identificare due diversi livelli di dettaglio.

Un minore livello di complessità è quello proposto dal settore della domotica (o home automation), il quale promuove case dotate di tecnologie capaci di modificare lo stato di apparecchiature e impianti mediante il controllo remoto eseguito dai proprietari.

L’Internet of Things mira a superare il mero controllo, introducendo la componente intelligente nel management dell’abitazione. In questa prospettiva, il sistema di smart home e i devices lavorano in sinergia, scambiandosi dati e informazioni con l’obiettivo di automatizzare le azioni degli occupanti calibrandole sulle loro preferenze.

Il naturale sviluppo di questo approccio mira a proporre sistemi in grado di apprendere dalle azioni e dai controlli svolti dagli utenti al fine di agire in maniera preventiva e ottimizzare la gestione dell’ambiente domestico. 

Componenti e caratteristiche delle Smart Homes 

Per essere definite tali, le smart homes devono possedere determinate caratteristiche tecnologiche.

L’architettura dei sistemi si basa su un network che mette in comunicazione componenti fisiche intelligenti con una parte logica di gestione di dati, azioni e controlli. La parte concreta del sistema si compone di smart devices (come frigoriferi, TV e lavatrici) e di sensori (ad es. di movimento, di temperatura e umidità) che eseguono comandi e monitorano l’ambiente.

La componente virtuale possiede gli algoritmi per l’elaborazione dei dati e la gestione dei comandi; inoltre, essa opera affinché tutti gli elementi del sistema lavorino correttamente e in cooperazione.

Un altro elemento fondamentale di questa struttura è l’interfaccia di controllo e comunicazione tra il sistema smart e l’utente finale.

Il collegamento tra componente virtuale e reale dovrebbe essere sviluppato in maniera semplice e intuitiva affinché il proprietario possa controllare velocemente ed efficacemente l’ambiente domestico [1].

La componente smart e intelligente può riguardare una o più funzionalità dell’abitazione. Tra le più comuni, si possono annoverare gli elettrodomestici come i forni e i robot da cucina, i sistemi di illuminazione, di termoregolazione e di audio/video.

Applicazioni di largo utilizzo sono quelle legate alla videosorveglianza e alla gestione di accessi e presenze (in particolare mediante il monitoraggio di porte e finestre). Ambiti attualmente meno diffusi riguardano i sistemi di irrigazione intelligenti, le soluzioni SOHO (acronimo di Small Office Home Office) e le applicazioni intelligenti per la salute, la cura e l’assistenza di anziani e malati.

IoT e Smart Homes: un mercato in crescita

Applicazioni e sistemi IoT in ambiente residenziale sono attualmente protagonisti di una rapidissima crescita e diffusione sia in Italia che in Europa.

L’osservatorio IoT [2] della School of Management del Politecnico di Milano ha evidenziato che il mercato delle smart homes in Italia ha raggiunto i 380 milioni di euro nel 2018, con una crescita del 52% rispetto al 2017.

Il trend positivo è uno dei più alti in Europa (solo la Spagna segna una crescita del +59%) ma, in termini assoluti di diffusione, il divario con gli altri paesi europei è ancora considerevole. Basti pensare che paesi come il Regno Unito e la Germania hanno mercati da 1,7-1,8 miliardi di euro.

Oltre alla diffusione, anche il grado di conoscenza degli oggetti smart e connessi sta migliorando. Infatti, il 41% degli italiani possiede almeno un oggetto smart a casa, di cui la maggior parte sono correlati all’ambito della sicurezza.

Tuttavia, le potenzialità di questi oggetti spesso non vengono sfruttate appieno perché i consumatori non le ritengono utili o non sono in grado di usarle a causa dell’eccessiva complessità. Un altro aspetto che tende a frenare gli utenti sia nell’utilizzo sia nell’acquisto di smart objects riguarda gli aspetti legati alla privacy. Infatti, è cresciuta la diffidenza dei consumatori nel condividere i dati personali, passando dal 27% al 51%.

Applicazioni IoT in ambito domestico

Le applicazioni IoT legate alla sicurezza sono quelle che a oggi rappresentano la quota maggiore del mercato delle smart homes. Infatti, i sistemi di videosorveglianza, i sensori di movimento e anti-intrusione si attestano come il 35% del mercato globale.

Una forte impennata si è avuta grazie alle campagne di comunicazione sugli assistenti domestici (quali Amazon Echo, Google Home e Apple HomePod), tanto che le vendite si aggirano sui 60 milioni di euro (pari a circa il 16% del mercato complessivo).

Il comparto relativo alla gestione dell’energia e del comfort occupa una porzione minore del business globale (circa il 12%).

Va segnalato che anche questo ambito è in crescita grazie alla possibilità di interazione con gli smart home speakers che mediante il controllo vocale rendono semplici, diretti e istantanei i comandi.

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Funzionalità tecniche dei sistemi smart home

I sistemi smart home possiedono, in generale, due funzionalità principali.

La prima riguarda la localizzazione delle attività delle persone (detta anche ‘human activity tracking’); mentre la seconda è inerente all’acquisizione e all’uso dei dati.

Entrambe le funzionalità devono essere continue e avvenire in real-time per rispondere in maniera reattiva alle necessità degli abitanti [3]. 

Il tracking è la parte intelligente della componente software. Il suo obiettivo è quello di scoprire, comprendere e registrare le azioni degli utenti e, quando possibile, di prevederle al fine di migliorare la fruizione degli spazi.

È fondamentale che questa funzione avvenga in modo non invadente affinché gli occupanti non si sentano sorvegliati dal sistema.

La funzione di data collection è parimenti fondamentale in quanto permette di eseguire analisi statistiche e di ottimizzare i processi mediante l’elaborazione delle informazioni registrate. 

I dati generati nella smart home derivano da tre diverse sorgenti: dall’interazione attiva tra utente e sistema (ad es. comandi vocali e controlli tramite interfaccia grafica), dall’interazione passiva (presenza/assenza degli occupanti monitorata mediante sensori di movimento) e dai dati ambientali (temperatura, umidità, ecc.).

L’aumento di devices e sensori nelle smart homes implica un sensibile incremento di quantità e di tipologie di dati monitorati e immagazzinati dai sistemi. In un’ottica di automazione sempre maggiore, si stanno sviluppando strumenti per la gestione dei così detti ‘big data’.

Questi dataset sono il prodotto di 5 fattori (chiamati i 5 Vs):

  • Volume: indica la quantità di dati generati dal sistema;
  • Velocità: esprime la rapidità con cui le informazioni vengono generate, allocate e processate;
  • Varietà: riguarda le differenti tipologie di dati che si possono generare e usare;
  • Veracità: è la misura di quanto i dati sono attendibili e, quindi, utili al sistema. Spesso grandi volumi sono sinonimo di scarsa qualità e accuratezza;
  • Valore: denota quanto i dati sono importanti ed è strettamente connesso con la veracità. Ad esempio, i dati hanno valore se è possibile individuare dei trend che prima risultavano invisibili e, attraverso di essi, proporre miglioramenti che possono giovare all’utilizzatore (sia in termini di comfort sia economici).

Grandi quantità di dati richiedono sforzi computazionali considerevoli ma possono offrire importanti vantaggi. Infatti, quando il volume dei dati è molto elevato è possibile applicare algoritmi per l’identificazione di pattern ricorrenti e trend, in particolare, relazionati al comportamento delle persone e alle loro interazioni con l’ambiente circostante.

Verso la Smart Home 2.0

L’obiettivo dei sistemi smart homes è di migliorare la qualità della vita degli occupanti.

Infatti, la possibilità di programmare impegni e attività e di definire da remoto programmi di funzionamento per i sistemi smart, aiutano a risparmiare tempo nella gestione quotidiana dell’abitazione. I sistemi smart home aiutano anche a risparmiare denaro poiché è possibile monitorare in ogni momento i flussi di energia e intervenire in caso di consumi eccessivi. Inoltre, la possibilità di monitorare tutti gli ambienti domestici via Internet e di essere avvertiti in real-time in caso di intrusioni o manomissioni contribuisce a migliorare la sicurezza e la serenità dei proprietari.

Sebbene il mercato relativo alle smart homes sia il protagonista di un crescente successo, esistono ancora alcuni limiti. In particolare, l’approccio che gli utenti adottano nei confronti di questi sistemi è ancora privo di integrazione, tanto che solamente il 5% degli italiani pensa di avere adeguate conoscenze della tecnologia smart home.

Molto spesso oggetti smart e applicazioni vengono usati per risolvere pochi problemi quotidiani, senza incidere significativamente (e positivamente) sulla vita delle persone.

Tale mancanza di interazione è figlia di alcune problematiche legate alla struttura intrinseca dei sistemi e a come questi vengono presentati ai fruitori. Infatti, spesso vengono riscontrati problemi nell’utilizzo dei servizi, e soprattutto di quelli più avanzati, a causa di un’interfaccia grafica poco intuitiva e di una comunicazione inadeguata di tutte le capacità degli smart devices.

Le prossime attività in questo ambito di ricerca mirano al superamento degli attuali limiti con lo sviluppo della Smart Home 2.0 [4].

L’obiettivo è quello di semplificare la gestione dei diversi smart devices, di migliorarne l’interoperabilità e di offrire all’utente un’esperienza integrata che possa migliorare sensibilmente lo stile di vita.

In questo contesto, l’Intelligenza Artificiale (AI) e la biometria vocale giocheranno un ruolo cardine. Infatti, queste tecnologie, oltre a migliorare la sicurezza dei sistemi, possono permettere agli utenti elevatissimi livelli di personalizzazione (grazie anche all’unicità del timbro vocale). Inoltre, gli algoritmi di machine learning (cioè di auto-apprendimento) integrati negli oggetti smart sono in grado di elaborare le informazioni direttamente in locale e compiere azioni immediate.

Le attività di sviluppo aspirano a inserire un elevatissimo grado di intelligenza negli assistenti vocali, affinché siano capaci di intervenire in maniera proattiva nelle occupazioni e nella vita degli utenti e possano proporre attività calibrate sulle loro preferenze.

Riferimenti

 [1] O. Bhat, S. Bhat, and P. Gokhale, “Implementation of IoT in Smart Homes,” Int. J. Adv. Res. Comput. Commun. Eng., vol. 6, no. 12, pp. 149–154, 2017.

[2] Osservatorio IoT, “Smart Home: mercato da 380 milioni di euro,” 2019. [Online]. Available 

[3] D. Mocrii, Y. Chen, and P. Musilek, “IoT-based smart homes: A review of system architecture, software, communications, privacy and security,” Internet of Things, vol. 1–2, pp. 81–98, Sep. 2018.

[4] IQUII, “Smart Home 2.0: l’IoT da solo non basta, bisogna concentrarsi su integrazione ed esperienza,” 2018. [Online]. Available