Domus: un passo verso la smart home del futuro, per tutti

Figura 1: il logo del progetto Future Homes for Future Communities.

L’ESIGENZA DI FORNIRE ABITAZIONI CAPACI DI RISPONDERE ALLE NECESSITÀ DEGLI UTENTI PIÙ FRAGILI È OGGI A PORTATA DI MANO GRAZIE ALLE TECNOLOGIE DELL’INTERNET OF THINGS, CHE RENDONO POSSIBILI I PARADIGMI DI AMBIENT INTELLIGENCE E PERSONALIZZAZIONE DEI SERVIZI

di Daniele Spoladore (Istituto di Sistemi e Tecnologie Industriali Intelligenti per il Manifatturiero Avanzato - CNR)

NNel corso degli anni Novanta, complice l’aumento dell’età media individuale in tutti i Paesi Occidentali e nei paesi asiatici più sviluppati, l’idea della Smart Home ha trovato nuova linfa. A contribuire a questo nuovo slancio sono stati anche i notevoli avanzamenti in ambiti scientifici strettamente correlati alla casa intelligente, come la Context Awareness, l’Ambient Intelligence e, non ultimo l’Internet of Things. Questi paradigmi tecnologici possono rendere i dispositivi di una abitazione interconnessi, capaci di scambiarsi informazioni in tempo reale e di intervenire puntualmente sul contesto in un’ottica di personalizzazione dei servizi. La casa intelligente si pone quindi l’obiettivo di migliorare e monitorare il comfort e il benessere dei suoi abitanti, con un occhio di riguardo al risparmio energetico. Nel primo decennio del 2000, la Smart Home è stata spesso oggetto di diversi studi che vedono nelle sue future evoluzioni la possibilità di offrire ai suoi abitanti servizi custom legati alla salute, ovvero attività personalizzate capaci di aiutare le persone – incluse quelle caratterizzate da disabilità – a svolgere in autonomia le attività della vita domestica. Inoltre, a fronte del crescente numero di tecnologie per il monitoraggio dei parametri vitali disponibili sul mercato, la casa intelligente può anche osservare e allertare i suoi occupanti riguardo ai potenziali rischi per la salute. Sebbene alcune di queste tecnologie inizino ad affacciarsi sul mercato, esistono alcune barriere che possono minare l’adozione su ampia scala della Smart Home. Tralasciando i problemi di carattere tecnico e tecnologico, se si pensa che il target della casa intelligente del futuro debbano essere persone con ridotta autonomia (ad esempio anziani o persone fragili) o individui caratterizzati da disabilità, una Smart Home dovrebbe poter essere in grado di monitorare il loro comportamento nella vita di tutti i giorni con una certa costanza.

Il problema della privacy

L’idea di essere sotto l’occhio del “Grande Fratello” 24 ore su 24 non entusiasma gli utenti target: alcuni studi svolti tra il 2010 e il 2020 sottolineano come le persone anziane siano refrattari a sistemi invasivi che monitorino le loro abitudini di vita costantemente. Inoltre, l’idea di affidarsi a tecnologie che possono in qualche modo divulgare dati sensibili (come, ad esempio, parametri fisiologici o dati personali di carattere medico) getta un velo di preoccupazione sull’adozione delle tecnologie di Smart Home. A questo si aggiungono problematiche già note presso i target di riferimento, come il timore di essere “stigmatizzati” come persone che hanno necessità particolari e la difficoltà nell’apprendere l’utilizzo di una tecnologia digitale nuova.

Il progetto Future Homes for Future Communities

Per cercare di ovviare ad alcune delle limitazioni in materia di monitoraggio degli utenti e di privacy, l’Istituto di Sistemi e Tecnologie Industriali Intelligenti per il Manifatturiero Avanzato del Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR-STIIMA) ha pensato ad un modello alternativo di Smart Home – la DOMUS. All’interno del progetto di ricerca “Future Homes for Future Communities”, frutto del Terzo Accordo Quadro tra il CNR e Regione Lombardia, la casa intelligente di CNR-STIIMA rovescia il paradigma di monitoraggio: anziché concentrarsi sull’abitante, le tecnologie smart devono essere rivolte a monitorare il contesto ambientale.

Attraverso l’osservazione di metriche di comfort comuni, come ad esempio la temperatura, il tasso di umidità relativa, l’illuminamento e i livelli di rumore è possibile monitorare lo stato dell’ambiente indoor e intervenire su di esso qualora le metriche siano al di fuori degli intervalli definiti per l’abitante. Ad esempio, un occupante con problemi respiratori cronici – per il quale è consigliabile vivere in ambienti caratterizzati da determinati livelli di umidità e temperature – potrebbe trarre vantaggio dall’adattamento automatico di queste metriche di comfort: la sua Smart Home potrebbe quindi segnalargli di aprire le finestre per un certo periodo di tempo, oppure attivare le funzioni di raffrescamento/riscaldamento o deumidificazione del sistema di condizionamento.

In altre parole, la casa intelligente monitora – attraverso una rete di sensori interconnessi – i valori di temperatura, umidità relativa, illuminamento e rumore: ogni volta che una di queste metriche raggiunge un valore al di fuori di determinati intervalli, il sistema della casa segnala all’utente il problema, proponendo soluzioni adeguate, oppure interviene direttamente per risolverlo, agendo sui dispositivi.

Le tecnologie abilitanti

Per svolgere queste funzioni la DOMUS non ha bisogno di monitorare lo stato di salute degli abitanti costantemente. Al contrario, le basta avere alcune informazioni di base, come ad esempio la/le patologia/e che caratterizza la persona e gli intervalli di preferenza per ciascuna delle metriche. Questi dati sono modellati all’interno di una ontologia, una base di conoscenza formalizzata con linguaggi logici, che permette

Figura 2: L’interfaccia di DOMUS per la gestione della temperatura e umidità degli ambienti: l’interfaccia consente di comunicare direttamente con l’abitante e di attivare i dispositivi per migliorare le condizioni ambientali.

Figura 3: Un utente mentre prova le funzionalità di ricettario personalizzato e di guida nella preparazione del piatto tramite interfaccia touch proiettabile.

di applicare alcune regole molto semplici di tipo “se – allora”. L’ontologia contiene la rappresentazione delle informazioni relative ai dispositivi che si trovano nella casa (sensori, elettrodomestici, attuatori), la “mappa” dell’abitazione, alcune informazioni relative all’utente (i problemi da cui è affetto) e gli intervalli di preferenza per ciascuna metrica di comfort. Il sistema casa provvede autonomamente e periodicamente a controllare la situazione comfort nei locali e in caso di necessità segnala all’abitante – tramite un’applicazione per dispositivi mobili o desktop – i problemi riscontrati e le possibili soluzioni da implementare. In questo modo, le persone possono muoversi liberamente all’interno del loro ambiente domestico nella certezza che le condizioni ambientali siano sempre favorevoli. Inoltre, la Smart Home di CNR-STIIMA (conoscendo la situazione dei dispositivi domestici) può aiutare gli occupanti nella gestione dell’energia, suggerendo quando e per quanto tempo attivare determinati dispositivi e consentendo loro di gestire in autonomia il loro ambiente domestico – il tutto da smartphone o dal PC di casa.

Un sistema meno invasivo

DOMUS è meno invasiva rispetto alle soluzioni che richiedono il monitoraggio diretto dell’utente: la rete di sensori si “limita” a controllare che il comfort rispetti i parametri di sicurezza impostati e nessuna informazione relativa alla persona, alle sue caratteristiche o bisogni viene condivisa con terze parti. L’indicazione dei problemi che caratterizzano l’utente viene effettuata dal medico o dai caregiver una volta, e può essere aggiornata all’occorrenza.

Tenersi in forma con intelligenza

Con l’aggiunta di poche informazioni la Smart Home di CNR-STIIMA può fare qualcosa di più: aiutare gli abitanti a tenersi in forma e mangiare in modo sano –

L’ontologia è una formalizzazione della conoscenza di un certo dominio – in questo caso l’abitante, la casa e il comfort – in un linguaggio logico. Artefatto del Web Semantico, l’ontologia permette di inferire nuova conoscenza a partire da quella formalizzata e per questo motivo è molto apprezzata nei sistemi intelligenti a supporto delle decisioni. due problemi particolarmente sentiti dalla popolazione più fragile.

La possibilità di fare esercizio fisico su misura viene realizzata utilizzando un cicloergometro. In questo modo gli abitanti possono mantenersi in forma, contrastando in parte i problemi legati all’invecchiamento. Per lo stesso scopo, DOMUS può offrire un ricettario contenente pietanze pensate specificamente per il paziente: i piatti vengono scelti in base al fabbisogno energetico della persona e tenendo conto delle sue preferenze, condizione di salute ed eventuali intolleranze o allergie.

DOMUS può tenere traccia delle sessioni di esercizio svolte sul cicloergometro e, su richiesta del personale clinico, può inviare al medico i risultati periodici. Inoltre, servendosi di una interfaccia touch proiettabile, il sistema può guidare gli abitanti nella preparazione di piatti, aiutandoli così a nutrirsi in modo sano ed equilibrato. Per abilitare questi servizi, DOMUS richiede pochi dati in più da aggiungere all’interno dell’ontologia (alcune informazioni sulla fitness cardiorespiratoria per impostare l’esercizio fisico e l’esplicitazione di alcune allergie o intolleranze alimentari). 