doc. RNDr. Petr Tučník, Ph.D.
petr.tucnik@slu.cz
▪ Ambientní inteligence (AmI)
▪ Key enabling technologies
▪ Ambient assisted living (AAL)
▪ Kritika AmI
▪ Příklady aplikací
2
▪ Lidé budou působit v prostředí inteligentních a intuitivně
využitelných rozhraní k procesorům, umístěným do všech typů
objektů.
▪ Prostředí bude schopno rozpoznat přítomnost konkrétních
jedinců a bude reagovat na jejich přítomnost nerušivým
způsobem, obvykle plně integrovaným do dané situace.
▪ Inteligentní prostředí, složené z mnoha entit různého stupně
inteligence, které vzájemně komunikují a jsou nápomocné
člověku v tomto prostředí působícímu při řešení problémů
různého typu složitosti.
3
▪ Ambient intelligence,
▪ Smart spaces,
▪ Intelligent environments,
▪ Ubiquitous computing,
▪ Pervasive computing
4
▪ Všudypřítomné výpočty
▪ počítače a jejich funkcionalita včetně konektivity jsou k
dispozici všudypřítomným způsobem
▪ „tichá“ (calm) technologie
▪ informace dostupné všude, kdykoliv, …
▪ silně souvisí s mobilitou
▪ ale odlišuje se od mobilních a „wearable“ technologií
5
▪ Pervasive Computing (IBM, a další)
▪ informační a komunikační technologie prostupuje (difunduje)
do lidského prostředí
▪ zahrnuje všechny denně používané objekty, zabudované
(embedded) technologie a konektivitu
▪ pravá exploze vzájemně propojených inteligentních zařízení
("smart devices„)
▪ Svět kolem nás se stává ‚interface‘ k informacím
6
7
Zdroj: Daniel Shapiro, Juan Carlos Augusto, Carlos Ramos, "Ambient
Intelligence—the Next Step for Artificial Intelligence", IEEE Intelligent
Systems vol. 23 no. , p. 15-18, , 2008
Zdroj: Daniel Shapiro, Juan Carlos Augusto, Carlos Ramos, "Ambient
Intelligence—the Next Step for Artificial Intelligence", IEEE Intelligent
Systems vol. 23 no. , p. 15-18, , 2008
8
▪ Interpretace stavu prostředí (spojeno s rozpoznáním
řeči/přirozeného jazyka)
▪ Reprezentace informací a znalostí spojených s prostředím
(pokročilé odvozování, část informací může být
nedostupná/chybí, důraz na sémantiku)
▪ Modelování, simulování, reprezentace entit v prostředí (agenty)
▪ Plánování rozhodování nebo akcí (offline/online plány (tj.
předem připravené vs. za pochodu))
▪ Učení se o prostředí a souvisejících aspektech
▪ Interakce s lidmi (HCI)
▪ Akce v prostředí (asistenční robotika, AAL)
9
▪ Uživatelé vždy potřebují mít (resp. rozhodně by měli mít)
kontrolu nad prostředím, ve kterém se pohybují.
▪ Problematika zabezpečení osobních údajů, resp.
důvěryhodnosti inteligentních prostředí se jeví být velice
zásadní pro další rozvoj této oblasti.
▪ Uživatelé nesmějí být technologiemi rušení či obtěžováni; tj.
podpůrné inteligentní systémy jim nesmějí komplikovat
stávající způsoby řešení problémů.
▪ Učení systému musí být pokud možno implicitní, nesmí
uživatele žádným způsobem zatěžovat.
▪ Podstatným požadavkem je potřeba personalizace služeb
prostředím poskytovaných.
10
▪ Pro ilustraci představy o ambientní inteligenci
byla vytvořena celá řada tzv. scénářů,
osvětlujících možné přínosy této technologie pro
společnost. Scénáře jsou více méně příklady
možného budoucího využití přístupů inteligence
prostředí v rozmanitých oblastech každodenního
lidského života (ISTAG, 2001).
▪ Zajímavé je, že měly být naplněny v roce 2010,
tedy celkem nedávno.
▪ A v podstatě naplněny byly…
▪První představa EU pro další rozvoj v jejích
rámcových programech, promítnutá do čtyř
scénářů
▪ Maria – The Road Warrior
▪ Dimitrios and Digital Me
▪ Carmen – Traffic, Sustainability, and
Commerce
▪ Annette and Solomon in the Ambient for
Social Learning
▪ P-Com – osobní komunikační zařízení
▪ vše zařízeno předem, na místě prostředí komunikuje s Marií
skrze P-Com
▪ automatizované činnosti:
▪ vypůjčené auto připravené
▪ přístup do centra města, parkoviště, pokoj
▪ prostředí pokoje předem personalizováno
▪ pomoc při prezentaci na obchodním setkání,
informační i znalostní podpora
▪ relaxace večer po setkání
▪ Digital-Me (D-Me) je digitální zařízení reprezentující
Dimitriosova avatara, jenž je schopen v zastoupení Dimitriose
přebírat všechny pokusy o kontakt s Dimitriosem (zejména
telefon) a vyřizovat je místo Dimitriose, po vyhodnocení jejich
naléhavosti.
▪ Hovory, které vyhodnotí jako zásadně důležité, pak přesune na
samotného Dimitriose, zejména pokud se D-Me nepovede
vyřídit vše potřebné s D-Me volající osoby.
▪ Scénář zaměřený na podporu běžných aktivit zaměstnané ženy,
která se potřebuje v nějakou dobu dostat na několik míst,
nakoupit pár věcí a dostat se včas domů.
▪ Prostředí jí najde a zařídí možnosti přepravy, vyhodnotí
potřeby týkající se nákupu, upozorní na případné slevy,
ochraňuje ji před možnými nehodami a naplánuje celou její
misi tak, aby se dostala v plánovanou dobu domů.
▪ Scénář popisující inteligentní prostředí (učebnu) pro podporu
výuky či diskusí skupin
▪ Učebna si „pamatuje“ každého studujícího, jeho dosavadní
postup v učení, připravuje mu vhodně zvolené studijní
materiály, organizuje individuální program učení, apod.
▪ Učebna rovněž organizuje i sdílené vyučování několika osob
dle jejich mentálního stavu a progresu ve studiu.
▪ Učebna je rovněž schopna probírat s odpovědným pedagogem
progres skupiny i individuálních studujících a přizpůsobovat
celý program výuky.
▪ Postupně byly definovány různé další scénáře, směry vývoje,
dnes mají spíše charakter popisu typických interakcí se
systémem
▪ Stále intenzivnější přechod ke (komerčním) aplikacím
▪ Existují vždy určité předpokládané technologie, které
vytvoření inteligentního prostředí umožní (tzv. key enabling
technologies)
17
▪ HW integrovaný nenápadně v prostředí (miniaturizace,
nanotechnologie, senzory,… )
▪ Bezešvá komunikační a výpočetní infrastruktura (pokrytí
bezdrátovým připojením, interoperabilita, architektura
orientovaná na služby, sémantické sítě, ontologie)
▪ Masivně distribuované síťové zařízení s jednoduchou
konfigurací a ovládáním (autokonfigurace, service discovery)
▪ Počítačová rozhraní pro interakce s lidmi (multimodální
interakce, rozpoznání kontextu, inteligentní agenty)
▪ Spolehlivé a zabezpečené systémy (zajištění soukromí)
▪ IoT
18
▪ Úzce souvisí s AmI
▪ Propojení (internetworking) fyzických zařízení pomocí
vestavěných prvků umožňujících komunikaci a výměnu dat.
▪ Aplikace vedou ke kyber-fyzickým systémům
▪ Smart gridy
▪ Smart homes
▪ Smart cities
▪ Inteligentní dopravní systémy
▪ Monitoring prostředí
▪ Systémy péče o zdraví
▪ Správa infrastruktury
19
▪ Vestavěné (embedded)
▪ Rozpoznávající kontext
▪ Personalizované služby
▪ Adaptivní
▪ Schopné předvídat potřebu (prediktivní)
20
▪ http://cordis.europa.eu/fp7/ict/istag/reports_en.html
▪ Expertní skupina spadala pod European Commission
▪ Činnost až do roku 2012 (viz web)
▪ Poradní orgán pomáhající směřovat smysluplně výzkum v
oblasti ICT
21
▪ Facilita kontaktu s lidmi
▪ Orientace na komunikaci a kulturní obohacení (zde jistá
skepse)
▪ Měly by podporovat šíření znalostí a pracovních dovedností,
zvyšovat kvalitu práce, občanskou angažovanost, spotřebitelské
chování
▪ Spolehlivost systému a důvěrnost získávaných informací
▪ Konzistentní s předpoklady dlouhodobé udržitelnosti (osobní,
společenské, environmentální, celoživotní učení)
▪ Snadná ovladatelnost, přístupnost pro běžné lidi
22
Axiom „User
is the King“
(zjednodušení
problému)
Skupinové
vnímání
problematiky
(role, priority)
Zahrnutí
dalších entit
(rostliny,
předměty,
zvířata)
Rozpoznávání
kontextu
(kognitivní
robotika)
Pokročilé HCI
(interakce
počítačů s
lidmi)
23
▪ Zejména obavy z monitorování, ztráty soukromí
▪ Komercionalizace správy AmI prvků, centralizovaný sběr dat a
jejich vyhodnocování (koncentrace vlivu v privátních
společnostech)
▪ Zneužívání informací – cílený marketing, osobní data, přímé
narušení soukromí či bezpečnosti
▪ Obecně významné téma ve všech smart technologiích,
předpokládá se, že až 80-85% systémů je rizikových z hlediska
bezpečnosti
▪ Nutný další výzkum i v oblastech jako je etika, kultura, na které
mají tyto technologie dopad
24
▪ Vývoj v oblasti ambientní inteligence v poslední dekádě
zaměřil na vývoj technologií a na nich založených řešení, které
lze postupně zařadit do dvou základních tříd:
▪ systémy zaměřené na pevné inteligentní prostory
▪ systémy zaměřené na podporu mobilního uživatele
25
26
▪ Bezpečí
▪ Úspora
▪ Ekologie
▪ Pohodlí
▪ Zábava
▪ Asistence
27
▪ Integrace domu s mobilním zařízením – okamžitý přehled o
vzniklých nestandardních událostech (výpadky energie,
narušení bezpečnosti), možnost ovládat dům na dálku
▪ Bezpečnostní prvky – např. kamery, čidla pohybu, neviditelné
závory u bazénu
▪ Různé režimy chování v přítomnosti obyvatel nebo při jejich
absenci (simulace přítomnosti obyvatel)
28
▪ Konfigurovatelné světelné scény, ovládání světel
▪ Přehled spotřeby energií pomocí monitorovacích systémů
▪ Detekce přítomnosti/absence osoby, přechod do úsporného
režimu
▪ Optimalizace vytápění z různých zdrojů (tepelná čerpadla,
kotle, solární panely, klimatizace, krby)
▪ Úprava režimu větrání, svícení podle externích
meteorologických podmínek
29
▪ Předpokládá se využívání obnovitelných zdrojů energie
▪ Tendence budovat nízkoenergetické/pasivní stavby
▪ Stínění/redukce elektromagnetického vlnění ve stěnách,
podlahách
▪ Redukce činnosti zařízení jejich vypínáním, nejsou-li využívány
30
▪ Přizpůsobitelné ovládací prvky, rozhraní
▪ Typicky dotykové panely, ovládání přes mobilní zařízení
▪ Plánovací schémata (příprava domu pro příjezd z práce, ranní
vstávání, apod.)
31
▪ Integrované multimediální prvky a zařízení po celém domě
▪ Kvalitní ozvučení, video
▪ Nahrávání/přehrávání pořadů, hudby; fotografie
▪ Sdílené uložiště dat (cloud)
32
▪ Pomoc handicapovaným osobám, seniorům, osoby trpící
Alzheimerovou chorobou, apod.
▪ Podpora práce pečovatelů o tyto osoby
▪ Dávkování léků
▪ Nákupy potravin a spotřebního zboží
▪ Dodržování léčebného režimu
▪ Monitorování zdravotního stavu
▪ Přivolání asistence v případě potřeby
33
▪ http://www.insighthome.eu/index.html
▪ http://www.inteligentni-dum.eu/
▪ http://www.chytredomy.cz/
▪ http://www.control4.cz/
▪ http://www.digitalnidomacnost.cz/
▪ Samsung smart buildings
▪ …atd.
▪ V současné době rozvíjející se plnohodnotný segment
realitního trhu
34
▪ Inteligentní budovy (jako celek, ne pouze domácnosti)
▪ Inteligentní zdravotnická zařízení
▪ Inteligentní kanceláře a pracoviště obecně
▪ Podpora mobilního uživatele
▪ Inteligentní vozidla či skupiny vozidel (doprava)
▪ Large-scale ambientní inteligence
▪ Outdoor aplikace
▪ …postupné přerůstání do kontextu smart city
35
1. UI a pokročilé techniky strojového učení
2. Inteligentní aplikace (Virtual Personal Assistant,Virtual
Customer Assistant)
3. Inteligentní předměty
4. Virtuální a augmentovaná realita
5. Digitalní dvojče
6. Blockchain a distribuované účetní operace
36Zdroj: http://www.gartner.com/newsroom/id/3482617
7. Konverzační systémy
8. Mesh App a Service Architecture (MASA) – optimalizovaná
správa aplikací pro endpoint uživatele (desktop, smartphone,
automobil)
9. Digital Technology Platforms – základní stavební blok pro
rozvoj digitálního obchodování (IS, zkušenosti zákazníků,
analytické a inteligentní systémy, IoT, obchodní ekosystémy).
Předpokládá se, že každá organizace bude mít nějakou
kombinaci těchto pěti technologických platforem.
10. Adaptivní bezpečnostní architektury – zejména pro zajištění
IoT platforem
37
▪ Siemens Smart Buildings (web)
▪ Microsoft HoloLens (web)
▪ Microsoft HoloLens: HoloTour (web)
▪ CommScope IBIS (web)
▪ Google Glass (web)
▪ Insight Home InHome (web)
38