AI in het smart home: Spreken, denken, leren en vooruitzien

Kernvaardigheden

AI kan veel en voortdurend nog meer. Waar liggen nu de kernvaardigheden voor toepassingen in het smart home? We beginnen met gesproken opdrachten, in het bijzonder de AI-spraakassistenten. Dan de connectivity. Slimme huizen spreken met elkaar, de smart car en ook de Cloud. Een belangrijke rol speelt het Internet of Things (IoT) waarover allerlei met het netwerk compatibele apparaten met elkaar communiceren en (status-)data doorgeven.

Een nieuwe loot aan de AI-stam is het invoeren van een paar korte tekstregels (AI-prompts) waarop AI daar complete teksten/uitvoerprogramma’s, grafische ontwerpen, spraak, audio of zelfs programmaregels voor computers van maakt. Een nieuw manier om snel het smart home naar de eigen leefwens te configureren en vermaak aan te sturen. Bekende programma’s in deze zijn (Chat)GPT, Midjourney en Copilot. Daarnaast andere slimme besturingsmogelijkheden. Bijvoorbeeld via gezichtsherkenning en die gebaren of bewegingen. AI kan ook de gemoedstoestand van personen en huisdieren herkennen en vervolgens daarop inspelen.

Zelf lerend en anticiperend. Je behoeft AI het niet telkens weer opnieuw uit te leggen. De programmatuur leert van eerdere opdrachten, ervaringen en verkregen gegevens uit databases. Ken als AI de opdrachtgever, bewoners of aanwezigen en vervul al hun wensen en gebruikseisen op maat. Het blijft niet bij het slim herkennen van standaard leef & werksituaties. AI kijkt ook verder naar te verwachten volgende handelingen en behoeften. Of vindt zelfs een nieuw aanbod uit. Dat lukt tegenwoordig al met een hoge mate van perfectie.

Een variant vormt het vooruitziend inspelen op de weersvoorspelling, buitentemperatuur en bezettingsgraad van activiteiten in ruimten.

Neurale netwerken zijn een collectie algoritmen en onderlinge verbindingen die het menselijk zenuwstelsel in denken en uitvoeren benaderen. Zij vormen de basis voor het zogenaamde deep learning, hoogwaardige zelflerende processen bij kunstmatige intelligentie.

Aan boord of in the cloud?

AI kan zowel in een smart apparaat of in the Cloud zitten. Lokale toepassingen kunnen doorgaans goed op de kunstmatige intelligentie aan boord werken. Ruim voldoende zelfstandig door de ingebakken algoritmen en faciliteiten voor deep learning. Voor onderweg zit AI in de smartphone, digitale camera, tablet, wearable en smartcar.

Uitbesteden aan de Cloud biedt meer methoden voor rekenkracht (processing), het raadplegen van databases, het communiceren met andere apparatuur en AI-leerprocessen. Men spreekt in deze van back-end intelligence. Daarvoor is dan natuurlijk wel een internetverbinding of IoT zonder merkbare delay nodig.

Slimme spraakassistenten

Het eerste dat meestal opkomt bij AI in het smart home is het gebruik van spraak gestuurde (virtuele) assistenten. Die herkennen gesproken opdrachten, zelfs persoonlijk, en voeren deze dan ook uit via actuatoren. Voor het jaar 2024 voorspelt men meer dan 8,4 miljard voice assistants. Behalve het herkennen van spraak praten slimme spraakassistenten ook intelligent terug. Daarmee worden zij echt een maatje bij het leven in een smart home-omgeving.

Bekend in deze zijn Alexa, Siri, Google Assistent en Bixby. Behalve bij de uitvoer van opdrachten voor het huishouden, leefomgeving en entertainment zijn zij tevens in gebruik voor het aansturen van beveiligingssystemen. Voice control met AI wordt momenteel gezien als een van de grootste toekomstbestendige ontwikkelingen voor het slimme huis. Ergo, de primaire methode voor het communiceren met smart devices. Insiders spreken zelf van een duidelijk eigen consumentenkanaal. N.B.: De al eerder besproken AI-prompts zijn ook cruciaal doch voor een deel nog in opkomst.

De werking van slimme spraakassistenten is op papier simpel. Een microfoon pikt de spraak op. Via digitale spraak bewerking van het spraaksignaal (DSP) gaat dat naar de spraakherkenning. Vervolgens komt de analyse en herkenning van natuurlijke spraak aan bod. De spraakherkenner raadpleegt databases en lexicons op wat er gezegd of de opgesproken opdracht is. Dan komt het moment van beslissing: Gaat er een bepaalde actie via een actuator in gang gezet worden. Of komt er natuurlijke spraak processing op gang die een antwoord teruggeeft. Uiteraard is de achterliggende techniek een stuk lastiger.

Spraak gestuurde AI evolueert voortdurend verder. Ging het eerst om simpele commando’s, tegenwoordig gaat het om geavanceerdere AI-chatbots. Zij zijn toegerust met het herkennen van emoties en gemoedstoestanden, deep learning en het anticiperen op benodigde vervolgacties. Complexe opdrachten behoren al tot de mogelijkheden en de gebruiker behoeft zelf geen vinger meer uit te steken.

Het per stem aangestuurd gebruikersinterface (Voice User Interface, VUI) duikt op in ovens, koelkasten, vaatwassers, magnetrons, thuisrobots, flatscreens, geluidsapparatuur, ventilatiesystemen en beveiliging.

Een belangrijke constatering is dat AI VUI een uniforme methode is om verschillende apparaten in het slimme huis te laten samenwerken. Daarbij hoort ook een passende standaard of platform, bijvoorbeeld Matter. Tevens maakt spraakbesturing domotica toegankelijk voor mensen met geen technische kennis en lichamelijke of geestelijke beperkingen.

In het huishouden

Gemak dient de mens. Waarom zelf doen als de AI dat ook kan. Centraal staan:

1. Geheel zelfstandig. Je zet het AI-apparaat aan en dat verkent de omgeving en/of de te verwerken handelingen en gaat dan automatisch volgens de best bijpassende algoritme aan de slag.
2. Het samenwerken met andere slimme huishoudapparaten thuis of op kantoor.
3. Het herkennen van en anticiperen op de behoeften van de aanwezige bewoners. Ook huisdieren.

En daar komen ze de huishoudrobots, witgoed-apparatuur, duurzame badkamers, sfeervolle verlichting en het bereiden van maaltijden. Desgewenst ook op afstand aan te sturen zodat bij thuiskomst het slimme huis aan kant is en het eten klaar staat.

Veiligheid vormt een hoofdstuk apart. De bewoners kunnen bij calamiteiten via spraak de juiste acties starten en zo nodig hulp inroepen. Bij de beveiliging kan stemherkenning de hulpvraag specificeren en ongenode gasten buiten de deur houden.

Duurzaamheid

Het sustainable (duurzame) smart home gaat met behulp van AI een grote toekomst tegemoet. Het aantal huizen en bewoond vloeroppervlak zijn na 2050 verdubbeld. Energie, schoon water, bouwmaterialen raken schaarser en duurder. Dat schreeuwt gewoon om efficiënt beheer en gebruik.

Uiteraard is iedereen wel min of meer gegrepen door het People, Planet en Profit (3 maal P)-principe. We moeten de klimaatcrisis bezweren. Kunnen niet zonder biodiverse natuur en schoon drinkwater, betaalbare energie, voldoende voedsel en een aangename gezonde leefomgeving. Maar om daar nu elke dag weer opnieuw zelf aan te moeten denken? Wij kunnen deze verantwoording en de uitvoering daarvan gewoon uitbesteden aan AI in het slimme huis.

We geven een aantal voorbeelden. De slimme meters voor het verbruik van energie, warmte en water zijn er al. Ze kennen tevens de variabele tarieven en daluren. In de ideale situatie communiceren deze slimme meters met een AI-frame voor optimaal beheer. Niet alleen in het eigen huis maar ook in de buurt, stad, de betrokken providers en zelfs op landelijk niveau. De AI doet het beheer, de controle en waarschuwt de bewoners van het slimme huis over ontdekte problemen. Uiteraard behoren ook de controle over de zonwering, het klimaatbeheerssysteem en verlichting dan tot de AI-taken. Voor een behoorlijk deel gebeurt dat al: De sensoren nemen waar, de AI verzamelt de data en trekt conclusies en zet vervolgens de benodigde uitvoeracties in.

Biomimicry, of biometrica is de wetenschap en de kunst van het imiteren van de beste biologische ideeën in de natuur om menselijke toepassingen uit te vinden, te verbeteren en duurzamer te maken. Vertaald naar het smart home gaat het om zoveel mogelijk biologisch verantwoord ontwerpen, bouwen en bewonen (er in leven). Er ontstaat een door AI bestuurd ecosysteem dat de mens, flora en fauna ten goede komt.

Inmiddels zijn er al meerdere platforms voor groen beheer van gebouwen. Onder meer EDGE van IFC. Opslag betreft zowel energie (stroom) en warmte als water. Bekend is de overproductie bij stroom uit zonnepanelen als het zonnetje schijnt. Die vloeit dan terug naar het stroomnetwerk. We kunnen die stroom echter beter bewaren in een losse accu of die van de e-auto. AI regelt dat voor jou. Tevens neemt deze duurzame slimmerik het gebruik van stroom door apparaten op de meest gunstige (goedkope) tijden voor zijn rekening. Eenzelfde verhaal voor het opslaan en recyclen van warmte en water. Bij overdaad vastleggen en waar mogelijk hergebruiken.

Gezondheid en leefomgeving

Op meerdere fronten betreedt AI de gezondheid en gezonde leefomgeving. Als eerste de leefomgeving, het op de behoefte en heersende omstandigheden afstemmen van temperatuur, luchtvochtigheid, ventilatie en luchtreiniging. AI kan dat na wat invoer (spraak of tekst) grotendeels zelf. De kunstmatige intelligentie leest de betrokken sensoren uit, raadpleegt de eigen database van de desbetreffende leefomgeving en anticipeert op de weersomstandigheden en gebruik van ruimtes. Steeds meer luchtreinigers, verwarmingssystemen, airco’s en luchtbevochtigers zijn al via AI op het thuisnet aan te sturen. Een ander snel groeiend front is dat van (para)medische zorg aan huis. Het bewaken van de medicatie, het doen van bepalingen (bloeddruk, diabetes, hartslag, wegen e.d.), het bijhouden van vitale functies, het doen van oefeningen en als persoonlijke coach voor fitness en geestelijke gezondheid. In dit verband samenwerking met smartwatches, wearables, apparaten voor ademanalyse, camera’s en bewegingssensoren in de woonruimte.

De AI-mantelzorger in de vorm van robots, persoonlijke assistenten, slimme rolstoelen en bedden. Daarnaast ook begeleiding op maat bij beperkingen van de ogen, het gehoor en motorische handicaps. 24 uur per dag paraat, altijd een luisterend oor, heeft oog voor dementie en trekt aan de bel bij menselijke hulpverleners als dat nodig is. In geval van nood de alarmcentrale van de thuiszorg of 112. Bij zwaardere medische zorg ondersteunt AI de thuiszorg, huisarts en nazorg vanuit het ziekenhuis. AI in de zorg is eigenlijk al een must geworden. Gebrek aan menskracht, graag 24 uur en 365 dagen per jaar beschikbaar en veelal behoorlijk goedkoper. Hierbij staat met name de zorg voor ouderen en mensen met beperkingen op het spel.

Entertainment

Vermaak en kunstmatige intelligentie gaan in het slimme huis prima samen. Bekend zijn het smart AI gestuurd bedienen van het flatscreen en het inprogrammeren van voorkeuren en op te nemen uitzendingen.

Bij HiFi audio de beste geluidsspecificaties en voorkeuren bij de (ruimtelijke) weergave creëren. Ook in de thuisbioscoop weet AI van wanten. Je behoeft je zelf niet meer het hoofd te breken over wat de optimale instellingen zijn. En AI leert van de voorkeuren van de kijkers thuis.

Op het gebied van communicatie en Unified Communications (UC) ondersteunt AI het online vergaderen, werken en studeren. Daarnaast helpt AI bij interactieve tv-programma’s (reageren op en deelnemen aan), het realtime bijwonen van evenementen en het betreden van virtuele gespreksgroepen. De wereld van het thuis gamen kan ook al niet zonder AI. Behalve het optimaliseren van de spelomgeving (smart gameroom) tevens Virtual, Augmented en Mixed Reality. Relatief nieuw zijn daarbij de opkomst van de Metaverse en Volumetric Video.

Een aparte tak van entertainment betreft het creatieve tak. Ontwerp thuis jouw favoriete kleding, foto’s, videoclips of ga boeken schrijven. Dat kan onder andere met AI-apps zoals Midjouney voor fotografie en illustraties, Copilot voor het schrijven van computerprogramma’s en ChatGPT voor het maken van teksten, gedichten en zelfs scenario’s of songs. Tevens is er een ruim aanbod van AI-software die muziek componeert en produceert.

Netwerkbeheer

In de begindagen van het slimme huis was het aanleggen van een thuisnetwerk of hub een uitdaging waaraan alleen gevorderden zich waagden. AI heeft daar flink wat verandering in aangebracht. De hub stelt zich zelf in en regelt het dataverkeer optimaal af. De devices met AI aan boord begrijpen de bewoners en elkaar. Relatief zelden is het inroepen van expertise nog nodig.

Bedenkingen

Behalve de genoemde voordelen en nuttige toepassingen van AI in het smart home zijn er altijd wel wat bedenkingen. Hoe goed en betrouwbaar is die kunstmatige intelligentie en deep learning nu feitelijk? Dat valt in de praktijk reuze mee. Zo lang je de AI maar van gerenommeerde leveranciers en niet van schimmige software- en device bedrijfjes betrekt. Tevens voorkomt de inzet van AI regelmatig menselijke fouten en kan AI zichzelf grondig controleren. Misbruik en hacking blijven een dingetje. Scherm netwerken met AI altijd goed af. Download de laatste updates en maak gebruik van beveiligingssoftware!

Tot slot

Kunstmatige intelligentie kan spreken, denken, leren en vooruitzien. Momenteel voor het smart home is AI geen kwestie meer van het komt er aan maar het is er gewoon al. En menigeen plukt daar inmiddels de welkome vruchten van. Ook nog eens geheel afgesteld op de persoonlijke voorkeur en maat.