Un vision écologique de la maison intelligente

Un vision écologique de la maison intelligente

1.Introduction à la maison intelligente
2.La domotique comme une façon d’automatiser sa maison
3.L’écologie de la maison intelligente
3.1.Une maison intelligente n’est pas une « maison au service »
3.2.Services à domicile traditionnels
3.3.La maison intelligente en tant que robot autonome intelligible
4.Services intelligents pour maison intelligente
4.1.Services d’outillage
4.2.Services d’entretien ménager
4.3.Services conseillers
4.4.Services médiatiques
4.5.Les catégories de services sont fondées sur l’interaction
5.Qualités et obstacles des services domestiques intelligents
5.1.Contrôlabilité
5.2.Fiabilité et facilité de maintenance
5.3.Facilité d’utilisation
5.4.Durabilité
5.5.Sécurité, protection de la vie privée et fiabilité.
6.Conclusion

Introduction à la maison intelligente

Grâce aux progrès des technologies de l’information et de la communication, ainsi qu’à ceux des capteurs et de l’interaction entre l’homme et la machine, les objets les plus ordinaires peuvent maintenant être équipés des dernières technologies de perception et d’action.
Ce résultat transformant nos outils en des objets intelligents agissant dans des environnements intelligents promet de fournir des solutions révolutionnaires impliquant nouveaux services. Dans cet article, nous discutons de la façon dont cette technologie peut être utilisée pour créer de nouvelles formes de services intelligents pour la maison.
Nous commencerons par discuter des obstacles historiques à la domotique, et proposons un une vision écologique alternative de la maison comme habitat personnel, habitat qui fournit des services comme la protection personnelle et l’abri contre les éléments. Nous examinerons le grand changement impliqué par l’introduction de l’électricité pour tous au début du XXe siècle et tirons les leçons de la diversité de nos appareils électriques. Nous examinerons ensuite la nature des services qui sont rendus possibles par l’introduction de l’intelligence artificielle à la maison.
Nous proposerons une taxonomie de l’intelligence artificielle domestique en termes d’outils, d’aides ménagères, ainsi que ce qui touche aux médias. Pour chaque catégorie, nous explorerons les formes de services et les zones fonctionnelles de la maison. Nous conclurons en discutant des qualités requises du système et de potentiels obstacles au fonctionnement. Enfin, nous démontrerons que l’établissement d’un cadre juridique et éthique approprié est sans doute aussi important que la recherche technologique pour le développement à long terme des technologies de la maison intelligente.

La domotique comme une façon d’automatiser sa maison

La plupart des premiers travaux dans le domaine de la domotique est axée sur l’automatisation des tâches courantes telles que le nettoyage, le contrôle de l’environnement et la consommation d’énergie. Plus récemment, nous avons assisté à un développement des recherches dans le domaine de la santé, notamment pour améliorer l’autonomie des personnes âgées. Dans la plupart des cas, l’objectif de la recherche porte principalement sur l’automatisation des processus établis plutôt que de fournir une nouvelle alternative sur la façon dont les technologies intelligentes peuvent influer sur l’organisation du foyer.
Pendant de nombreuses années, les technologies de la maison intelligente ont été considérées comme faisant partie de la domotique. L’approche dominante était d’automatiser la régulation du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (HVAC), le contrôle des appareils consommateurs d’énergie tels que les chauffe-eaux, le contrôle de la consommation d’énergie de l’éclairage ainsi que la commande automatique des volets roulants et des stores. Les informations relatives au fonctionnement étaient fournies par des minuteries analogiques et des capteurs reliés au réseau électrique domestique.
La configuration exigeait un électricien certifié. Bien que le coût élevé soit un frein à l’installation de telles technologies, le plus grand obstacle était le manque de contrôle de l’utilisateur : la programmation des systèmes domotiques à base de minuteries et d’horloges étaient établie par l’électricien certifié qui ne prenait généralement pas en compte les préférences des habitants. Un système établi comme tel rendait bien évidemment l’intelligence artificielle impopulaire, voire risible.
L’arrivée des ordinateurs personnels et des communications sans fil a permis la rupture technologique nécessaire à la domotique. En théorie, il était devenu possible de mettre à la disposition des habitants un moyen de contrôle sur leur ordinateur personnel, leur fournissant ainsi les informations et le pouvoir de contrôler les conditions environnementales de la maison. Toutefois, il n’existe à ce jour que peu d’outils technologiques proposant ces services. Les principales raisons à ce manque de succès sont les suivantes :
1) La prolifération de normes et de protocoles
2) Le coût élevé de l’installation des capteurs et activateurs
3) La dépendance à l’égard des technologies qui évoluent sur des échelles de temps très différentes que les bâtiments
4) Le manque de connaissance par les architectes et les électriciens en matière de cette technologie et de son utilisation
Outre ces raisons évidentes, un obstacle plus subtil existe également. Le simple remplacement des minuteries analogiques et des outils électroniques simples par des commandes numériques centralisées n’apporte qu’une amélioration marginale de la qualité de vie. Les gains réels en qualité de la vie exigent de repenser le rôle des systèmes intelligents du point de vue de l’écologie à la maison.

L’écologie de la maison intelligente

L’écologie est le domaine scientifique qui s’occupe des relations entre les groupes d’êtres humains, les êtres vivants et leurs environnements. Une approche écologique est de plus en plus prise en compte dans les recherches en biologie, anthropologie, sociologie, économie, psychologie et sciences de l’environnement. L’écologie humaine, en particulier, est l’étude des relations entre l’homme et son environnement naturel, social, culturel et aussi artificiels. L’écologie humaine a une histoire fragmentée qui remonte au milieu du XIXe siècle. Le concept s’est répandu dans l’ensemble des pays de l’Union européenne à travers de nombreuses disciplines. Par exemple, le terme « écologie humaine » a été utilisé en 1907 dans un document portant sur l’assainissement. L’étude décrivait l’écologie humaine comme l’interaction de l’hygiène domestique avec les services d’assainissement proposés par la ville. Une approche écologique fournit des informations importantes dans les technologies de maisons intelligentes.
Pour comprendre l’écologie de la domotique, nous devons examiner la relation entre l’habitat et les habitants. Un habitat est un endroit ou un environnement dans lequel une plante ou un animal vit et grandit normalement. Le terme est également utilisé pour désigner des environnements humains artificiels où les gens peuvent survivre dans des conditions inhospitalières comme sur d’autres planètes ou sous la mer. Un habitant est une plante ou un animal qui vit dans un habitat. Dans le présent document, nous ferons référence aux personnes qui habitent régulièrement une maison en tant qu’habitants.
Les habitats fournissent des services aux habitants. Pour les habitats naturels, ces services peuvent aller de la fourniture d’abris et de sécurité à la fourniture de nourriture, d’eau, favorisant ainsi la biodiversité. Nous proposons d’examiner la maison intelligente en tant qu’écosystème d’objets intelligents qui peuvent fournir individuellement ou collectivement des services aux habitants. Considérer la maison comme un prestataire de services révèle une multitude de possibilités intéressantes et réalisables pour améliorer la qualité de vie, et dont la plupart sont des prolongements naturels de l’héritage historique du rôle du foyer. Cette notion écologique de service ne doit pas être confondue avec celle de service informatisé.

Une maison intelligente n’est pas une « maison au service »

Il serait tentant d’écrire que nous proposons le concept de « maison au service » de son habitant », mais ce serait à la fois inexact et trompeur. Dans le domaine du service informatisé, un service est défini comme un « service logique », qui a donc une représentation d’une activité reproductible et qui a un résultat précis. Les services obéissent à un contrat. Les services logiciels sont autonomes, peuvent être composés d’autres services et fonctionnent comme une « boîte noire » pour les consommateurs.
La notion de service utilisée en écologie est beaucoup plus proche de la notion familière commune. Le service se définit alors comme  » une activité ou un processus qui fournit quelque chose de valeur « . En particulier, nous nous intéressons aux services intelligents qui apportent de la valeur aux habitants. Dans ce sens, les services intelligents pour la maison ne peuvent pas être contraint par un contrat et ne s’accordent pas avec la définition d’un logiciel. Ainsi, bien que ces définitions puissent avoir des points communs, la notion que nous proposons peut ne pas être reconnaissable aux yeux de la communauté scientifique et les concepts et les techniques utilisés ici ne sont pas nécessairement pertinents dans ce domaine.

Services à domicile traditionnels

Depuis la préhistoire, l’être humain dépend d’une maison comme habitat personnel.
Les maisons préhistoriques assuraient la protection des personnes et des biens, à la fois de la nature ou de l’environnement et d’autres espèces. Les maisons fournissent chaleur et abri dans les climats froids, ce qui permet à l’espèce humaine de se répandre sur une grande partie de la planète en ayant accès à un abri et à la protection des biens, ainsi qu’un lieu protégé pour se laver, cuisiner, manger et dormir. Dans les temps plus modernes, la maison a fourni de la lumière la nuit par l’utilisation de lampes à suif et de bougies, suivies de lampes à gaz et d’un éclairage électrique.
A la fin du XIXème siècle, l’introduction de l’électricité à la maison a marqué une rupture dans la nature des services que le foyer pourrait fournir. Le développement du réseau de distribution de l’électricité (1883) a rendu possible l’éclairage et la chaleur électrique à la maison. Peu de temps après ont suivi les installations suivantes : aspirateurs (1908), fer à repasser électrique (1909) , machines à laver le linge (1910), climatiseurs (1911), réfrigérateur (1913), grille-pain et plaques électriques (1919), radio domestique (1920), lave-vaisselle (1922), fours électriques (1930), télévision (1948), ouvre-boîtes électriques (1956), micro-ondes (1967) et ordinateur domestique (1977). Chacun de ces appareils a augmenté la capacité de services fournis par le foyer à ses habitants.
S. Bowden et A. Offer examinent l’introduction des appareils électroménagers durables sur le marché aux États-Unis et au Royaume-Uni au début du XXe siècle, en modélisant la diffusion des technologies en tant qu’élément de logistique. Ils passent en revue un certain nombre de technologies qui ont été introduites pour les ménages à la suite de la généralisation de l’électricité et les classent par ordre d’importance en fonction des besoins sur le nombre d’années entre l’adoption par 20 % et 75 % de tous les ménages. Ils observent des différences dans les taux d’adoption de deux catégories distinctes d’appareils ménagers, soit les appareils permettant de gagner du temps et les appareils avec lesquels on passe du temps.
Les appareils qui permettent de gagner du temps, comme les fers à repasser électriques, les aspirateurs et les machines de lavage augmentent la quantité de temps discrétionnaire des habitants, typiquement par l’automatisation ou l’amélioration de l’efficacité des tâches ménagères courantes. Les appareils avec lesquels on passe du temps tels que la télévision, la radio et l’enregistreur de cassettes vidéo apportent une nouvelle fonction la maison, au prix d’un engagement de temps discrétionnaire. Bowden et Offer montrent que, contrairement à l’intuition, les appareils consommateurs de temps sont généralement adoptés plus rapidement que les appareils qui font gagner du temps. Ils soutiennent que c’est parce que les ménages modernes ont déjà suffisamment de temps disponible et sont plus intéressés par l’amélioration de la qualité que par l’augmentation de la quantité. La seule exception est le téléphone, dont il a fallu attendre 67 ans pour que 75 % des foyers en soit équipés, malgré le fait qu’il ait rapidement évolué : à l’origine, il permettait de gagner du temps et est devenu un avec lequel on passe du temps.
Le message à retenir est que les habitants sont plus enclins à adopter des objets intelligents et des services à domicile intelligents qui améliorent la qualité de vie, plutôt que ceux permettant d’augmenter le temps libre. Cet argument est renforcé par l’observation selon laquelle de nombreux appareils qui permettent de gagner du temps, comme les machines à laver et les aspirateurs, n’ont finalement pas réduit le temps consacré aux tâches ménagères. Au contraire, ils sont couramment utilisés pour améliorer l’hygiène en augmentant la fréquence de nettoyage. Le message pour une maison intelligente est clair. L’automatisation des processus existants n’est pas la solution la plus efficace. Les technologies de maison intelligente qui améliorent la qualité de vie sont susceptibles d’être adoptées beaucoup plus rapidement que les technologies permettant de gagner du temps.

La maison intelligente en tant que robot autonome intelligible

Nous proposons de repenser les changements du rôle du foyer rendus possibles par une intelligence ambiante. Une approche évidente serait de voir la maison, elle-même, comme un robot autonome et intelligent et intelligible. Tout comme pour les robots, la première tâche d’une maison autonome intelligente serait d’observer, de surveiller et de protéger sa propre intégrité. Dans les systèmes biologiques, l’intégrité est maintenue par des processus autonomes. L’une des principales fonctions de ces processus est de maintenir l’homéostasie. Pour la maison intelligente, l’homéostasie nécessite de réguler les conditions environnementales internes, ainsi que le maintien d’un approvisionnement stable en énergie, en liquides et en consommables. Dans ce sens, en commençant par la réglementation du confort environnemental et de l’énergie intelligente, les premiers pas vers la maison intelligente sont envisageables. L’analogie du robot autonome et intelligible suggère un certain nombre d’autres services fondamentaux qui sont tout à fait réalisables avec les technologies actuelles, y compris le maintien de l’intégrité de l’infrastructure de la maison et de ses appareils, l’évacuation des déchets, le nettoyage et la gestion des consommables et des fluides.
L’autonomie et l’homéostasie suggèrent que les conditions et l’état de l’environnement (ouverture et fermeture des fenêtres et des portes) de chaque pièce de la maison doit être instrumentalisé pour mieux comprendre le confort. Apporter un suivi de l’énergie utilisée par les appareils individuels et les pièces permet de fournir une mine d’informations pour permettre à des consommateurs de comprendre leur consommation d’énergie afin de fonctionner en toute connaissance de cause, tout en participant au réseau intelligent. C’est ce que nous appelons « rendre l’énergie visible » et de nombreux produits sont en cours de développement dans ce domaine. Des efforts similaires sont possibles en ce qui concerne la consommation d’eau et la gestion des eaux usées, en particulier dans les régions touchées par la sécheresse. L’homéostasie suggère également que la technologie intelligente participe à la gestion de l’intégrité des appareils électroménagers, ainsi qu’à la gestion de l’efficacité énergétique de l’environnement immédiat comme la pelouse et les jardins. Ces domaines-là peuvent beaucoup progresser dans un avenir proche.
Des idées similaires peuvent être appliquées à la gestion du nettoyage, de la détection et de l’enlèvement de déchets recyclables et de déchets organiques. Il devrait être relativement facile de construire des capteurs capables de détecter les activités de nettoyage des sols, des surfaces, des fenêtres, des murs, des meubles et du mobilier, de fournir un résumé de l’état actuel de chaque surface et d’indiquer les surfaces devant être nettoyées. Un compte rendu objectif des activités de nettoyage peut aider à la planification du nettoyage manuel et automatique, en particulier dans les zones où l’hygiène est importante, comme les cuisines et les salles de bains. Des informations similaires peuvent être recueillies sur les déchets.
Au-delà de la simple hygiène, l’homéostasie suggère également de gérer la logistique des consommables. Tenir à jour l’inventaire des stocks de nourriture et de produits de nettoyage dans la cuisine éviterait d’encombrer les aires d’entreposage et les réfrigérateurs avec des aliments périmés ainsi que des restes non comestibles et permettrait de fournir des listes d’épicerie automatisées. Les technologies actuelles peuvent être utilisées pour équiper les armoires de cuisine, les réfrigérateurs et les tiroirs avec des capteurs d’image à faible coût.
Les techniques de visualisation par ordinateur peuvent être utilisées pour tenir un registre de l’inventaire courant y compris le moment où chaque élément a été placé ou retiré. A partir de là, il est relativement facile d’informer les utilisateurs de l’endroit où se trouvent les ustensiles et les aliments qui devraient ou ne devraient pas être consommés.
Cette idée peut être étendue de la cuisine à tous les espaces de rangement de la maison. Les placards, garde-robes, armoires et commodes peuvent être équipés de capteurs visuels pour consigner le moment où les articles sont placés et retirés et le moment où ils nécessitent une lessive. Un espace de stockage particulièrement propice au contrôle des stocks est l’armoire à pharmacie. Placer des micro-caméras sur les côtés et les portes permettrait d’identifier les différents médicaments et produits de santé et même d’obtenir des informations-clés à l’aide des codes barres ou des QR codes. Ces informations pourraient ensuite être utilisées pour maintenir une base de données et prévenir lorsque les médicaments sont utilisés et quand ils arrivent à expiration. Elles permettraient également de tenir un journal de la prise et du remplacement des médicaments pour aider les personnes ayant des problèmes de mémoire.
La maintenance autonome des maisons intelligentes devrait également inclure l’entretien et l’enlèvement des déchets et des ordures. À l’heure actuelle, les déchets humains sont traités de façon très efficace par les toilettes, douches et lavabos, sans avoir besoin de technologies de l’information. Cependant, l’élimination des déchets solides (emballages, articles usagés, etc.) et des déchets organiques (épluchures, restes de repas…) reste une tâche manuelle. Les poubelles peuvent être agrémentées de capteurs pour aider au tri pour le recyclage.
Les robots de nettoyage pour sols existent déjà en tant que produits autonomes fonctionnant sur des minuteries préprogrammées. De tels dispositifs pourraient être utilisés comme nettoyage périphérique pouvant être sollicités et dirigés par la maison intelligente au besoin. Le nettoyage des aires de repas et de séjour, les sols et les meubles nécessiteront probablement l’ingénierie robotique substantielle. De même, le nettoyage automatique des salles de bains, des toilettes, des éviers et des surfaces de cuisine sont susceptibles d’être plus intéressantes pour les foyers, mais à un prix beaucoup plus élevé. D’autre part, comme nous l’avons vu plus haut, les données disponibles peuvent être utilisées pour analyser de telles surfaces et noter à la fois la fréquence de nettoyage et d’alerter sur le besoin d’être nettoyé. Cela peut être d’un grand intérêt pour les hôpitaux, les hôtels et les résidences pour personnes âgées. Ces exemples peuvent être considérés comme des technologies à portée de main qui sont devenus faisables à un prix raisonnable grâce aux progrès récents dans les domaines de l’apprentissage automatique, la détection, la visualisation par ordinateur et la robotique.
L’analogie de la maison intelligente en tant que robot autonome et intelligible ne peut que nous amener à prendre en compte l’éventail des possibilités d’innovation. Au-delà de l’autonomie pour l’homéostasie, il est de plus en plus possible de doter une maison d’une forme d’intelligence. Les robots sont considérés comme intelligents s’ils sont autonomes et ont un comportement adaptable. Un tel robot doit être capable d’agir sur le monde. Pour une maison intelligente, cela peut être aussi simple que le contrôle de l’équipement Climatisation-Ventilation-Chauffage (CVC), ou aussi complexe que le contrôle du nettoyage et de l’élimination des déchets par des dispositifs robotiques internes.
Un comportement adaptable est un comportement qui est approprié aux objectifs et à l’environnement. Pour une maison intelligente, cela signifierait se comporter d’une manière conforme aux attentes et aux exigences des habitants. En plus de la simple fonction autonome des services décrits ci-dessus, cela exige que les services proposés s’accordent avec les exigences des habitants et se comportent d’une manière socialement appropriée. Pour mieux comprendre comment les systèmes intelligents peut se comporter d’une manière adaptable appropriée, nous proposons d’examiner la nature de l’interaction que les services peuvent avoir avec les habitants.

Services intelligents pour maison intelligente

Dans les sociétés humaines, les gens puissants s’entourent de serviteurs. Ces derniers ont pour mission d’effectuer des activités qui apportent de la valeur, comme la cuisine, le nettoyage, la logistique et la sécurité.
Toutes ces activités dépendent des capacités visuelles, manuelles et cognitives du serviteur. Dans la plupart des cas, ces capacités sont demeurées au-delà de l’état de la technique dans le domaine de la robotique et des systèmes intelligents. Cependant, la situation évolue rapidement avec les progrès dans les technologies de perception, d’apprentissage, des actionneurs, et de l’interaction par la langue parlée. Un consensus populaire s’est dégagé sur le fait que ces progrès conduiront à terme à des robots humanoïdes intelligents qui pourront prendre le relais des serviteurs. Toutefois, ce n’est peut-être pas la manière la plus appropriée ou la plus efficace d’apporter des services intelligents à domicile.
Plutôt que d’essayer de remplacer les serviteurs humains par des robots humanoïdes, il se peut que la solution la plus pertinente soit de prendre en considération les types de services qui peuvent être fournis par un système intelligent de gestion de l’information à la maison. Dans cette section, nous proposons quatre catégories de services à domicile intelligents : les outils, les agents d’entretien, les conseillers et les médias. Ces catégories sont définies par la manière dont ils interagissent avec les habitants. Pour chaque catégorie, nous proposons une définition et décrivons ensuite plusieurs exemples de services possibles, dont la plupart peuvent être atteints avec la technologie existante. Nous concluons par une discussion sur le potentiel relatif d’adoption par les foyers. Dans la section suivante, nous discuterons des éléments qui peuvent avoir une incidence sur le taux d’adoption des services à domicile intelligent.

Services d’outillage

Un outil est un dispositif utilisé pour atteindre un but. Historiquement, les outils utilisés par les humains étaient des artefacts mécaniques, comme une bouilloire qui pourrait être placée sur un feu pour chauffer l’eau. L’arrivée de l’électricité a permis d’agrémenter les outils d’énergie. La bouilloire a ensuite été équipée de son propre élément chauffant, évitant ainsi le besoin de contact avec le feu.
Le remplacement des contrôleurs analogiques par des contrôleurs numériques permet de réduire considérablement les coûts d’exploitation et d’augmenter l’étendue des fonctions et la précision de l’outil. La bouilloire peut maintenant être équipée d’un thermomètre numérique et offre des modes préprogrammés pour le chauffage de l’eau, pour la température exacte requise pour le café, le thé ou la soupe instantanée. Améliorer nos outils avec des capacités de perception, d’apprentissage, de communication et d’interaction offre une gamme encore plus large de services mais pose des défis particulièrement difficiles. Permettre à la bouilloire de s’adapter à la préférence de chaque habitant pour la température du thé peut être si complexe qu’elle en devient inutilisable.
La cuisine peut être un domaine riche en objets intelligents. Par exemple, l’ouvre-boîte mécanique est un outil classique. L’ajout d’électricité nous donne un ouvre-boîte électrique, réduisant le besoin de force humaine. L’ajout de capteurs et de commandes numériques permet à l’ouvre-boîte numérique d’être capable d’adapter sa forme et sa force aux boîtes de conserve de toutes tailles, de toutes formes et de tous matériaux. L’ajout de capteurs informatiques pour reconnaître la boîte (pêches ou poires), nous donne un ouvre-boîte intelligent qui garde la trace de ce qui a été ouvert et quand.
Les objets intelligents interconnectés peuvent être orchestrés pour créer une variété de nouveaux services pour lesquels il n’existe pas d’analogues actuels. Par exemple, les armoires informatisées permettraient de les connecter à un outils mémoriel capable de répondre à la simple question « où sont mes affaires ? ». Augmenter le contenu d’un réfrigérateur avec un dispositif de reconnaissance permettrait d’ajuster la température interne pour une fraîcheur optimale.
La valeur ajoutée de l’outillage informatisé n’est pas dans la fonction de l’outil, mais dans la manière dont l’appareil est utilisé par les habitants. Les outils doivent exécuter une tâche ou une fonction spécifique de manière aussi efficace que possible sous le contrôle d’un habitant. Ils doivent être fiables et invariants. N’importe quel outil devrait être utilisé pour permettre au service de fournir exactement les comportements attendus en cas de modification des conditions d’exploitation. L’interface utilisateur et l’interaction avec les utilisateurs doit être parfaitement prévisible.

Services d’entretien ménager

Les services d’entretien ménager exécutent les tâches ménagères, telles que comme le nettoyage, la cuisine, les provisions diverses et la lessive. Comme dans le cas d’un serviteur humain, les services d’entretien ménager devraient passer à l’arrière-plan et exécuter leur tâche comme une forme de technologie silencieuse comme le propose Weiser. La prestation de services pour l’évacuation des déchets, le nettoyage, la gestion des consommables et des déchets, en un mot, le maintien de l’intégrité de la maison et de ses appareils électroménagers, dont il a été question plus haut, sont des exemples de services d’entretien ménager.
Les services d’entretien ménager automatisent les processus existants et peuvent donc être considérés comme similaires à des appareils qui font gagner du temps. Bien qu’elles puissent se traduire par une certaine amélioration de la qualité de vie, les habitants peuvent être moins enclins à investir du temps et de l’argent dans ces appareils. Les taux d’adoption resteront probablement modestes pour les raisons évoquées plus haut dans la section 3.2.
Comme dans le cas des serviteurs humains, les services d’entretien ménager fonctionnent avec la connaissance des détails les plus intimes des activités de chaque habitant. Placer une telle information sur un réseau informatique révèle potentiellement de tels détails aux entreprises et aux services gouvernementaux qui ont les clés cryptographiques. Pour cette raison, la protection de la vie privée et la fiabilité sont essentielles pour les services d’entretien ménager.

Services conseillers

Les services de conseil observent les habitants et leurs activités afin de proposer des informations sur les actions possibles. Les conseillers sont des analogues d’experts tels que médecins, chefs cuisiniers ou coachs personnels pour la santé, l’hygiène ou la mode. Un service conseiller doit être complètement obéissant et non perturbateur. Il ne devrait pas prendre d’initiatives ou effectuer des actions qui ne peuvent pas être annulées ou contrôlées par l’utilisateur. Il ne devrait pas non plus créer une distraction indésirable (lancinante). Plutôt que de gagner du temps, les conseillers servent à améliorer la qualité et l’efficacité des activités des habitants.
Un exemple évident est un service qui conseille les habitants sur la façon d’utiliser l’énergie et le réseau intelligent de manière plus efficace. Un tel service permettrait d’observer le comportement des habitants, les habitudes quotidiennes et les habitudes de consommation d’énergie afin de suggérer des manières de réduire la consommation d’énergie avec peu ou pas de changement au niveau du confort ou les habitudes personnelles. Ces informations pourraient être combinées avec des informations provenant d’une base de données où sont référencés les prix actuels et prévus afin de conseiller les utilisateurs sur la façon de réduire au minimum leur facture d’électricité.
De façon plus générale, les services conseillers peuvent être conçus pour informer les habitants sur la façon de réduire leur coût de la vie global. Un conseiller en cuisine pourrait faire des suggestions pour les repas en fonction du contenu actuel et des dates de péremption des aliments dans le garde-manger et réfrigérateur. Il observerait les actions des habitants dans la préparation des repas et apporterait des suggestions sur la façon d’améliorer la qualité gustative ou nutritionnelle des aliments, ou de réduire le coût des repas. Un conseiller en divertissement pourrait puiser de l’information sur Internet sur le sujet, suivant les horaires de télévision ainsi que les événements culturels et les sorties de films. Ainsi, des informations sur les goûts et les préférences des habitants seraient utilisées pour suggérer d’éventuelles activités de loisirs. Un conseiller en sécurité pourrait être désigné pour observer les habitudes de l’habitant pour avertir des dangers potentiels pour les personnes ou les biens.
Un certain nombre de laboratoires de recherche et d’entreprises travaillent actuellement à la mise en place d’un service de conseil pour l’entraînement sportif, la perte de poids et le vieillissement actif en santé. Ces services peuvent être complétés par des informations provenant de capteurs d’activité portables pour donner des conseils et des encouragements en matière d’activité physique et d’alimentation. Des services peuvent être conçus pour guider les patients en convalescence au sujet des ordonnances de médicaments ou des activités proscrites après une opération chirurgicale. Nous avons récemment travaillé sur un coach émotionnel qui peut surveiller les émotions des personnes âgées et agir pour stimuler l’affection et ainsi prévenir la dépression.
Un défi important, non résolu, pour les services conseillers est de savoir comment permettre à ces derniers d’avoir accès à de tels services, de communiquer de manière discrète tout en respectant l’attention de l’utilisateur.
Les robots-nounous qui n’améliorent pas la qualité de vie ne sont pas susceptibles d’être adoptés par toute personne qui contrôle son propre habitat. La notion de Weiser d’une « technologie calme » et une fois de plus pertinente.
Le problème de la responsabilité juridique est encore plus critique. Qui est responsable lorsqu’un service conseiller donne des conseils incorrects ou nuisibles ? Les consommateurs peuvent-ils être l’abri des services qui donnent des conseils qui mènent subrepticement à des profits pour les entreprises ? Le potentiel d’abus est énorme.

Services médiatiques

Les services médiatiques permettent d’élargir la perception et l’expérience, notamment le divertissement, les communications et l’affichage périphérique non intrusif de l’information. La musique et l’art à la maison sont des formes historiques de médias. La radio, la télévision et le téléphone sont des exemples de médias rendus possibles par l’arrivée de l’électricité à domicile. Le web est une forme de média extrêmement riche rendue possible par Internet.
L’intelligence ambiante permettra une explosion des nouveaux services de médias sans qu’il n’y ait d’analogies avec le passé.
L’arrivée de présentoirs interactifs peu coûteux rendra permettra d’équiper chaque surface d’un accès à l’information via Internet. Il est déjà possible d’intégrer des écrans interactifs dans du verre. Le papier peint à faible coût qui inclut la couleur et l’interaction tactile devraient bientôt être possibles grâce à des technologies telles que DELO ou Graphène. Lorsque chaque surface est un écran interactif, éviter la surcharge d’exposition sensorielle aux habitants peut devenir un véritable défi. Une telle technologie permet à la maison de devenir une forme de réalité augmentée, mêlant le physique et l’émotion virtuelle dans une expérience sans faille. Cela peut permettre, par exemple, d’avoir l’impression de présence de membres de la famille et d’êtres chers éloignés. Il peut offrir un accès omniprésent aux médias sociaux tels que Twitter et Facebook, ainsi qu’un accès immédiat à la recherche Internet. Les communications vidéo et le divertissement peuvent suivre l’habitant n’importe où dans la maison.
Les présentoirs matériels et périphériques sont un autre exemple de supports fabriqués à partir d’un média possible par l’intelligence ambiante. Les objets ordinaires peuvent être complétés par le mouvement, l’éclairage et le son pour fournir de l’information sur la météo, la circulation ou l’activité d’un proche. Les lampes compatibles avec Internet, telles que la Philips Hue, ont été utilisées pour afficher discrètement des informations telles que le coût de la consommation d’énergie. Des services similaires ont été proposés pour annoncer une arrivée imminente des membres de la famille ou des changements dans les conditions météorologiques.
La mémoire épisodique est une forme de service médiatique pour laquelle il n’existe actuellement aucun analogue. Cette mémoire peut prendre plusieurs formes. Par exemple, les ingénieurs de l’INRIA Grenoble ont récemment construit une « machine à remonter le temps pour réfrigérateur » qui utilise des micro-caméras pour garder un registre visuel des articles qui sont placés et retirés d’un réfrigérateur, combinés avec une tablette interactive qui permet à un habitant de parcourir l’histoire visuelle de l’intérieur. Ceci pourrait être combiné avec une reconnaissance visuelle pour identifier et enregistrer les articles individuels au fur et à mesure qu’ils sont placés ou enlevés. L’identité de l’habitant qui ouvre la porte du réfrigérateur peut être utilisée pour enregistrer qui, quoi et quand, pour chaque article. Des systèmes similaires pourraient être construits pour les armoires et les zones de stockage, ce qui permettrait de possible de maintenir un inventaire dynamique.
La mémoire épisodique peut également être utilisée pour augmenter les surfaces de travail. Des technologies peu coûteuses, telles que BARB, peuvent être utilisées pour observer des objets ordinaires ainsi que les mains humaines qui les manipulent. Des techniques existent actuellement pour modéliser géométriquement la configuration de la main et détecter les actions courantes telles que piquer, placer, tourner, verser, remuer, etc.
Les récents progrès de la vision par ordinateur et de l’apprentissage machine permettent de détecter et reconnaître de manière solide les objets ordinaires à partir de points de vue et d’éclairages arbitraires. La combinaison de ces techniques permet de créer un environnement épisodique, comme des souvenirs, pour les plans de travail de la cuisine, les tables de salle à manger et les surfaces de la salle de bain.
Les enregistrements visuels peuvent être segmentés et organisés avec la détection d’événements, fournissant un registre consultable des actions et des activités qui se produisent sur la surface. Ces actions peuvent être rendues disponibles aux habitants par le biais d’expositions interactives. De tels outils sont prometteurs d’une nouvelle approche pour aider les personnes âgées à éviter la surconsommation de médicaments, à surveiller leurs habitudes alimentaires et à offrir des conseils de cuisine interactifs.

Les catégories de services sont fondées sur l’interaction

Les catégories proposées de services intelligents sont définies par la manière dont ils interagissent avec les habitants plutôt que par le domaine dans lequel ils opèrent. Par exemple, la mémoire épisodique dont il a été question dans la section précédente, peut être utilisée comme un outil (« Où sont mes affaires ? »), un conseiller (« Comment puis-je faire un meilleur gâteau ? « ) ou un média ( » Montre-moi les événements récents »). Ces catégories ne fournissent pas une partition sans ambiguïté des services possibles. En effet, dans certains cas, certains services peuvent être considérés comme appartenant à plus d’une catégorie, en fonction du but pour lequel le service a été utilisé. Il est probable que d’autres catégories puissent être définies.

Qualités et obstacles des services domestiques intelligents

Dans cette dernière section, nous discutons des qualités requises et des obstacles possibles pour les services domestiques intelligents. Une qualité définit le comportement d’un système ou d’un service, et peut être la clé pour déterminer le taux d’adoption. Les qualités devraient idéalement être définies comme des attributs mesurables. Par exemple, dans le domaine des logiciels, les qualités importantes comprennent la disponibilité, l’assurance, la facilité d’emploi et l’adaptabilité. Chacune d’entre elles peut être définie par des quantités mesurables.
Les qualités sont souvent définies comme des hiérarchies, avec des catégories générales de qualité incluant des sous-catégories plus détaillées. Par exemple, Boehm a défini une hiérarchie pour la qualité des logiciels. Parmi les plus importantes, on trouve l’utilité, la facilité de maintenance et la portabilité. Chacune d’entre elles est composée d’un certain nombre de qualités plus détaillées. Les obstacles sont des qualités critiques susceptibles d’entraver, voire d’empêcher l’accès à l’information compromettant de fait l’adoption de la technologie. Nous commençons par une discussion sur les qualités qui peuvent affecter le taux d’adoption et le degré de satisfaction des habitants. Nous continuons avec des exemples d’obstacles qui pourraient entraver ou empêcher l’émergence d’un système intelligent de services à domicile s’ils ne sont pas correctement pris en compte.

Contrôlabilité

La qualité de vie est le bien-être général des individus et des sociétés. La mesure commune à chacun de la qualité de vie est le degré selon lequel une personne jouit des opportunités de poursuivre les buts de sa vie, à savoir être, appartenir et devenir. Le contrôle de l’habitat personnel est un élément important du bien-être général et sera un facteur important dans le rythme auquel les individus investiront du temps et de l’argent dans la recherche sur les services à domicile intelligents.
Une maison intelligente peut être considérée comme un micro-réseau composé d’unités centrales spécialisées, de données sur les unités de stockage, les capteurs, les actionneurs et les dispositifs d’interaction. Le résultat est un écosystème complexe et hétérogène avec une multitude de services possibles. Maîtriser cet écosystème complexe est un défi difficile à relever, surtout si chaque maison abrite une collection d’appareils (et donc un écosystème) différente.
Les spécialistes distinguent deux approches pour fournir des services à domicile intelligents : Smart Home Apps (Apps) et le End User Development (EUD). L’approche des applications est attrayante parce qu’elle libère les utilisateurs d’avoir à penser à ce qu’ils veulent que l’on fasse. Les utilisateurs peuvent récupérer de manière opportuniste les applications d’un App Store, même lorsqu’ils cherchent autre chose. Bien que ce modèle se soit avéré populaire pour les smartphones, la maison intelligente diffère d’un téléphone intelligent dans de nombreux aspects critiques. Les composants techniques d’un smartphone sont bien définis alors que ceux d’une maison sont divers et imprévisibles. Les applications pour les maisons intelligentes doivent s’adapter à un une grande variété de matériel sous-jacent. Les téléphones intelligents ont tendance à être utilisés pour une seule tâche à la fois. Les scénarios pour les maisons intelligentes envisagent un grand nombre de services en cours d’exécution en parallèle. Enfin, le smartphone est la propriété intime d’un propriétaire, tandis que la maison, en général, est un espace partagé habité par une famille ou un petit groupe.
L’approche de l’End User Development (EUD) permet aux habitants d’élaborer le plan d’action du comportement de leur foyer en fonction de leurs goûts et de leurs besoins. Cette approche est bien adaptée à une collection d’appareils hétérogènes susceptibles de peupler un habitat et permet aux utilisateurs de créer de manière opportuniste de nouveaux services et de nouvelles utilisations pour les services existants. L’EUD permet aux habitants de rester maîtres de leur logement et de leur environnement, des services qu’il fournit, en tirant ainsi un sentiment de contribution personnelle à la qualité de vie.

Fiabilité et facilité de maintenance

Les services à domicile sont des services essentiels. Ils doivent être fiables et faciles à entretenir. Les défaillances doivent être superflues avec des sauvegardes intégrées afin de ne pas menacer la sécurité de l’utilisateur, sa santé ou sa propriété. Cela semble antagoniste par rapport à l’exigence de la contrôlabilité et l’EUD, en particulier compte tenu de l’hétérogénéité de l’environnement et de la nature de l’infrastructure d’une maison intelligente. Ainsi, la fiabilité et la facilité de maintenance semble être l’un des principaux défis de la recherche sur les services à domicile intelligents. Jusqu’à présent, aucune solution n’a été apportée de manière unanime.

Facilité d’utilisation

Les services à domicile intelligents doivent également être faciles d’utilisation. La nature contextuelle de la facilité d’utilisation a récemment été reconnue par l’Organisation internationale de normalisation (ISO).
Malheureusement, la facilité d’utilisation n’est considérée que comme une contribution indépendante de la qualité dans les domaines suivants l’utilisation. Ainsi, la tentation est grande pour les ingénieurs d’assimiler faciliter d’utilisation et aspect esthétique de l’interface utilisateur, oubliant que la latence du système, la fiabilité, l’absence de certaines fonctions essentielles et l’enchaînement inapproprié des opérations peut avoir une forte incidence sur le processus du système et le rendre inutile.
La valeur d’usage est au cœur de l’argument de Cockton en faveur du développement de systèmes qui ont de la valeur dans le monde réel. Dans les approches centrées sur la valeur, le design des logiciels commence par l’expression claire d’une création intentionnelle de valeur pour un projet dans un ensemble sélectionné de contextes d’utilisation. La valeur prévue pour les contextes se traduit par des critères d’évaluation. Les critères d’évaluation ne sont pas nécessairement déterminés par des caractéristiques intrinsèques génériques telles que le temps nécessaire à l’achèvement des tâches, mais ils sont contextualisés. Ils sont contrôlés et mesurés en usage réel pour évaluer la valeur atteinte. La réalisation de cet objectif pour les maisons intelligentes est un défi de taille.

Durabilité

Les technologies domestiques intelligentes doivent être durables. Elles devraient avoir une durée de se situant sur la même échelle temporelle que la maison. L’obsolescence programmée n’est pas une option. Cette qualité peut s’avérer particulièrement difficile en période de croissance rapide dans le domaine de l’évolution technologique. L’obsolescence programmée encouragerait les nouvelles utilisations de technologies matures plutôt que l’adaptation des technologies émergentes aux utilisations existantes.
La durabilité est une autre raison pour laquelle les normes propriétaires fermées sont incompatibles avec des services à domicile intelligents, en particulier lorsqu’ils sont employés par des entreprises en démarrage et de petites entreprises dont la durée de vie est limitée. La durabilité à long terme plaide en faveur de l’ouverture et la conception de logiciels et de matériel open source.

Sécurité, protection de la vie privée et fiabilité.

Le potentiel d’abus des services à domicile intelligent par les entreprises et les gouvernements constitue le plus grand danger pour leur développement. Ces services fonctionneront avec des détails très intimes de la vie quotidienne qui vont au-delà de tout ce que George Orwell a imaginé dans son roman 1984. Même sans enregistrement vidéo ou audio, les services à domicile intelligents peuvent obtenir des dossiers détaillés sur les habitudes quotidiennes pour manger, dormir et se laver.
Les goûts personnels en matière d’habillement, de divertissement, d’alimentation et d’interaction sociale ayant des répercussions sur la santé deviendraient transparents. Une fois enregistrées, ces informations peuvent potentiellement être éternelles.
Les renseignements personnels ont de la valeur. Sans contraintes légales, il est très tentant pour les entreprises de baser un plan d’affaires sur la valeur cachée de l’information des clients, en particulier lorsqu’il s’agit de « contrats d’utilisation » trop complexes et « protégés », rédigés dans des termes légaux jargonneux. De nombreux consommateurs sont susceptibles d’être séduits par des offres peu coûteuses ou gratuites d’objets et de services intelligents dont le coût réel est payé avec les renseignements personnels fournis, ceux-ci étant récoltés et exploités par les entreprises. Il est difficile de surestimer le potentiel de l’abus si les pratiques actuelles en matière de collecte de renseignements personnels sur le web sont autorisés à proliférer dans les technologies de la maison intelligente.
Dans la plupart des pays occidentaux, les renseignements personnels sont protégés par des garanties légales.
Cependant, l’histoire récente a montré que de telles garanties sont facilement ignorées en temps de crise. Les gouvernements pourraient imposer la surveillance des citoyens pour des besoins spécifiques puis serait facilement rendue permanente et progressivement adoptée pour un usage quotidien par la loi. Certains gouvernements ont déclaré que toute information qui transite via Internet peut être collectée et utilisée à des fins de surveillance. Cela devrait donner lieu à des avertissements pour toute personne envisageant d’utiliser des services à domicile intelligents basés sur l’informatique en réseau. Évidemment, les appareils et les services à domicile intelligents doivent être conçus de manière à garantir la sécurité des utilisateurs. Toutefois, même le meilleur codage cryptographique peut être annulé par un comportement négligent ou une erreur de l’utilisateur.
Les restrictions légales sur la collecte et l’utilisation des données personnelles par les entreprises et les gouvernements sont importantes pour l’avenir de la maison intelligente. Toutefois, même si les entreprises et les organes gouvernementaux acceptent d’obéir aux contraintes légales, comment les habitants peuvent-ils faire confiance à des solutions informatiques ? Quelques cas d’abus peuvent facilement se transformer en suspicion généralisée et en méfiance. Des règles claires et une protection juridique agressive de la vie privée sont essentielles.

Conclusion

Tout au long de l’histoire, les humains ont compté sur un habitat personnel pour se protéger et se mettre à l’abri des éléments. Au fur et à mesure que la technologie humaine a évolué, la maison est devenue de plus en plus une source de services. La maîtrise du feu a permis à la maison de fournir la chaleur, la lumière et la préparation des aliments. Le bronze et le fer ont permis de nouvelles formes de lampes et d’ustensiles de cuisine. Les technologies de cire de bougie et de kérosène ont fourni une lumière de plus en plus propre.
L’électricité a déclenché une expansion révolutionnaire des services en tant qu’objets ordinaires de l’énergie électrique, et de nouveaux médias comme le téléphone et la radio ont été inventés.
Les technologies de l’information et des communications sont sur le point de déclencher une nouvelle révolution dans les services fournis par le foyer. Dans le présent document, nous avons examiné cette révolution dans les différents domaines suivant un contexte historique plus large. Nous avons proposé une vision écologique dans laquelle la maison est considéré comme un habitat personnel qui fournit des services aux habitants. Nous avons examiné la maison intelligente en utilisant la métaphore d’un robot autonome fournissant des services qui maintiennent la stabilité de l’environnement interne. Nous avons a défini quatre catégories de services à domicile intelligents : l’outillage, l’entretien, conseillers le conseil et les médias. Nous avons présenté des exemples de services possibles dans chaque catégorie. Nous avons examiné les qualités qui peuvent être utilisées pour décrire et comparer les services à domicile intelligents, et avons discuté des freins potentiels qui pourraient empêcher l’apparition de la maison intelligente.
Deux approches concurrentes émergent pour le développement de technologies de maisons intelligentes.
Selon un premier point de vue, les utilisateurs sont des consommateurs passifs qui échangent volontiers leurs données dans des fichiers pour la commodité des services intelligents. Cette approche implique d’affranchir l’utilisateur de la configuration et de la maintenance des systèmes et permet aux entreprises établies d’utiliser des machines modernes, l’apprentissage et l’analyse de grandes bases de données pour construire des systèmes de maisons intelligentes. Le défi est de fournir des services qui sont si convaincants et faciles à utiliser que les utilisateurs délaissent finalement le contrôle du comportement du système et leurs données personnelles. Le danger est que les utilisateurs deviendront prisonniers d’écosystèmes fermés de services à domicile intelligents soumis à l’application des diktats des grandes entreprises.
Une alternative est que les utilisateurs conservent le contrôle local des données et des services, au prix d’efforts nécessaires à la configuration et à la gestion des services à domicile intelligents dans l’évolution des appareils et des protocoles réseau. Le défi pour les scientifiques est de fournir des outils et des systèmes robustes et utilisables par des gens non formés.
Le développement des sources offre un outil attrayant pour cette approche. Notre expérience montre que les technologies habilitantes de la directive EUD sont maintenant suffisamment matures pour soutenir une communauté open source de geeks et de hobbyistes qui peuvent développer de nouveaux services. Le défi à relever est de rendre la technologie utilisable par les masses sans sacrifier le contrôle de services à domicile intelligents ou de données personnelles.
La sécurité, le respect de la vie privée et la fiabilité sont essentiels à l’acceptation et à l’acceptabilité de la maison intelligente. Bien qu’il s’agisse là de qualités techniques mesurables, en fin de compte, leur assurance exige des garanties éthiques et juridiques. Si les entreprises et les gouvernements utilisent cette nouvelle technologie pour suivre et surveiller les habitants, puisqu’ils ont déjà la possibilité d’exploiter librement cette nouvelle technologie avec le web mondial, alors les technologies de la maison intelligente deviendront un élément important de l’économie mondiale, une prison qui va au-delà de celle d’Orwell. C’est notre responsabilité en tant que citoyen de faire en sorte que cela n’arrive pas.

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