اوج سرمای زمستان است و شما بسمت خانه رانندگی می‌کنید. خانه من در خارج از شهر نیویورک در انتهای شرقی لانگ آیلند است. یادم می‌آید اوج سرمای زمستان به خانه می‌رسیدم و پتویی در بقل روی مبل می‌افتادم تا خانه گرم شود. کاربرد جدید ترموستات که حالا به راحتی در اینترنت قابل دسترسی است بسیار واضح است، ولی متعجبم چرا تولید چنین محصول مفیدی برای Nest تا سال 2011 طول کشید. تا مدت‌های طولانی گرم کردن خانه برای یک تعطیلات آخر هفته حسابی گران تمام می‌شد، گاهی تایمر کار نمی‌کرد، بعضی مواقع هم مطمئن نبودم آخر هفته خانه باشم یانه. راه حل کامل: ترموستاتی که از راه دور با استفاده از یک گوشی هوشمند از طریق اینترنت قابل دسترسی است و در بزرگراه وقتی چند ساعت مانده به خانه برسم آن‌را روشن می‌کنم تا به محض رسیدن به خانه منجمد نشوم.

کاری که Nest کرد این بود: ترموستاتی که به شبکه بی‌سیم خانه متصل می‌شود، و یک اپلیکیشن قابل دانلود برای دستگاه‌های اندروید یا آیفون که با باز کردن آن، درجه حرارت خانه نشان داده می‌شود. اگر در خانه چندین منطقه داشته باشید، می‌توانید درجه حرارت را در هر نطقه ببینید. حتی قادر به مشاهده درجه حرارت خارج از خانه هستید. از همه مهم‌تر، رابط کاربری ساده‌ای است که به شما اجازه می دهد از راه دور درجه حرارت را کم یا زیاد کنید. من معمولا در ترافیک بزرگراه لانگ آیلند حدود یک ساعت مانده تا خانه درجه حرارت را تنظیم می‌کنم.

البته Nest اولین نمونه دستگاه متصل به شبکه نبود که بخشی از خانه را هوشمند می‌کرد. درواقع چندین دهه است که مردم به بررسی و ساخت فن آوری خانه هوشمند می‌پردازند. وقتی به یک خانه هوشمند اشاره می‌کنیم، منظور خانه‌ای است با ویژگی‌های تکنولوژی “هوشمند” که کارهای روزمره را ساده و خودکار می‌کند، مثل روشن کردن چراغ‌ها، قفل کردن درها، پایین آوردن سایه‌بان‌ها، بعلاوه تغییر دما روی ترموستات. شما می‌توانید هر دستگاهی که قابلیت انجام کارها به صورت خودکار داشته باشد را”هوشمند” بنامید. ترموستات هوشمند اگر حرکتی در خانه نباشد به طور خودکار گرما را به مقدار کمتر تنظیم می‌کند. چنین قابلیتی باعث شده این محصول را مستقل بنامیم.

دستگاه‌های هوشمند تقریبا شامل همه دستگاه‌هایی می‌شوند که به یک شبکه متصل هستند. اولین دستگاه‌ها که مربوط می‌شدند به قفل در و تنظیم نور تقریبا بیش از یک دهه قبل از ورود Nest به خانه‌ها معرفی شدند. آنها به یک دستگاه مستقل در خانه متصل بودند که فقط در صورتی که در خانه بودید از راه دور می‌توانستید آنها را کنترل کنید. کارکردشان اینگونه بود که سوئیچ قفل یا نور با استفاده از پروتکل‌هایی مانند Z-Wave و Zigbee به یک پل متصل بودند. این پروتکل را همچون زبانی در نظر بگیرید که امکان گفتگو بین یک دستگاه با دیگری را فراهم می‌سازد. وای‌فای هم یک پروتکل است، اما در نمونه‌های اولیه کاربردی نداشت. در سال 2004، قابلیت تنظیم قفل‌ها و چراغ‌های متصل شده از تلفن همراه بوجود آمد، اما نه با آیفون، چون گوشی‌های آیفون از سال 2007 به بازار آمدند. استفاده از این دستگاه‌ها چندان هم هیجان انگیز نبودند چون اولا کاربر  برای کنترل از راه دور  نیاز به یک ریموت اختصاصی برای هر یک از این دستگاه‌ها داشت، و دوما ریموت‌ها هم فقط وقتی داخل خانه بودند، کار می کردند.

اما با پیشرفت تکنولوژی تا سال 2011 و ظهور Nest، زمانی رسید که اکثر افراد یک تلفن هوشمند داشتند. با اینکه Nest اولین ترموستات هوشمند نبود، اما ابتکار آنها استفاده از یک رابط هوشمند، قرار دادن یک تراشه وای‌فای در داخل ترموستات و اتصال آن به اینترنت بود. نتیجه این شد که در نهایت من می توانم خانه‌ام را از جاده قبل از رسیدن گرم کنم. شرکت‌های بزرگ و استارت‌آپ‌ها به طور یکسان برروی دیگر دستگاه‌هایی تمرکز کردند، که در صورت اتصال به اینترنت، کارکردشان بتواند توجه مردم را جلب کند و به توزیع عمده برسد.

تاریخچه تکنولوژی خانه هوشمند

همیشه برایم جالب بود بدانم ایده تکنولوژی خانه هوشمند از کجا آغاز شد. دستگاه‌های خانگی هوشمند تا مدتها شامل برخی از ابزارهای محاسباتی برای کاهش مقدار کار یدی می‌شدند. ایده کم کردن بار کارهای خانه با استفاده از ماشین‌ها، به بیش از صد سال پیش برمی‌گردد، یعنی قبل از اینکه تکنولوژی‌ای وجود داشته باشد تا به آنلاین شدن دستگاه‌ها کمک کند. مثلا ماشین لباسشویی معمولی را درنظر بگیرید، با فشار یک دکمه، به طور خودکار خیس می‌کند، می‌شوید و آب می‌کشد.

این ایده که خانه بتواند کار را برای ساکنانش به حداقل برساند، در ابتدای قرن بیستم به خانه‌سازان آمریکایی فروخته شد. اولین ایده در قالب اولین جارو برقی مرکزی در سال 1901 مطرح شد و بدنبال آن ماشین لباسشویی الکتریکی در سال 1904 به وجود آمد. در دهه‌های بعد، خشک کن لباس، اتوی لباس، یخچال و فریزر، ماشین ظرفشویی، دفع زباله و سایر لوازم معرفی شدند. زمانی که با استفاده از این ابزارها صرفه جويي شد قابل مقایسه با انجام طولانی مدت کارهای یدی نبود. البته ما امروزه زندگی بدون اين امکانات راحت مدرن را غیرممکن می‌دانیم.

اولین نمونه‌ای که می‌توان از دیدگاه داستان‌های علمی تخیلی برای خانه هوشمند معرفی کرد «ماشین می‌ایستد» نوشته ادوارد مورگان فورستر در سال 1909 است. فورستر موقعیت انسان‌ها را در یک مسابقه زیرزمینی به تصویر می‌کشد که به یک ماشین برای برآورده ساختن تمام نیازهای ذهنی و معنوی وابسته است. در این داستان مواردی مانند ارسال پیام‌های کوتاه و ویدئو کنفرانس پیش‌بینی شده بود. در کتاب 1948 جورج اورول در سال 1948 هر خانه با یک تلسکوپ متصل و یک دستگاه کنترل صدا با نام “ضبط گفتار” توصیف شده که امروز ما به عنوان دستیار صوتی از آن استفاده می‌کنیم.

نکته جالب توجه آنست که صنایع دیگری وجود دارند که پیشتر برای بیش از 100 سال بخشی از آگاهی جمعی بودند و بعدها دچار اختلال شدند. اولین نسخه خام ماشین برقی توسط رابرت اندرسون در سال 1832 اختراع شد. نکته بعدی من را بشدت متعجب کرد. تا سال 1900، تقریبا یک سوم از تمام خودروهای موجود، برقی بودند. نکته تعجب برانگیز آنست که نمی‌توان تصور کرد ما از آن زمان ماشین‌های برقی داشتیم ولی استفاده از آنها را برای یک قرن رها کردیم، در حالی که تمام این مدت  با استفاده از سوخت فسیلی دنیا را آلوده می‌کردیم. مشکل ماشین‌های برقی که در اوایل دهه 1900 مورد استفاده قرار می‌گرفتند سرعت و  طی فاصله آنها بود. آنها با سرعت 20 مایل در ساعت بسیار آهسته حرکت می‌کردند و تا دشارژ شدن کامل باتری‌های‌شان فقط می‌توانستند فاصله بسیار کوتاه 30 تا 40 مایل را طی کنند. اولین نسخه‌های وسایل نقلیه برقی زمانی کنار گذاشته شدند که مدل T ماشین‌های هنری فورد در سال 1908 با هزینه‌های نسبتا ارزان سوخت معرفی شدند. تا سال 1935، خبری از ماشین‌های برقی نبود، سال 1997 تویوتا مدل Prius نخستین خودروی هیبریدی جهان را تولید کرد. البته سال 2008، تسلا شروع به تولید ماشین‌های لوکس برقی با شارژ 245 مایل با یک باتری کرد.

تاریخچه تکنولوژی خانه‌ هوشمند فراز و فرودهای بسیاری داشت. امروزه از رایانه‌های خانگی برای جستجو در وب یا نوشتن اسناد و ایجاد وبلاگ‌ها استفاده می‌کنیم. اما در سال 1966، اولین کامپیوتر خانگی، ECHO IV توسط مهندس وستینگهاوس در زمان او با اجازه کارفرمایش ساخته شد. ECHO IV برای انجام وظایفی مانند محاسبه لیست خرید، کنترل دمای خانه و روشن یا خاموش کردن لوازم خانگی طراحی شده بود، ولی هرگز به صورت تجاری عرضه نشد. با گذشت چند دهه، با این‌که عموما بر این حقیقت واقف بودند که این حوزه از پتانسیل بالایی برخوردارست اما به نظر می‌رسید وعده آوردن فن آوری در منازل به کندی پیش می‌رفت. در سال 1984، انجمن ملی خانه‌سازان اصطلاح “خانه هوشمند” را زمانی به کار بردند که از طرح ادغام روش‌های تکنولوژیکی در فرآیند ساخت خانه‌ها حمایت کردند.

تکنولوژی خانه هوشمند و اینترنت اشیاء

فضای یک خانه هوشمند بسیار جذاب است – اولا، به این دلیل که شیوه زندگی ما را تغییر می‌دهد. دوما، پس از چندین دهه بررسی و پیشرفت تبدیل به تجارتی بزرگ برای شرکت‌های فن آوری و استارت‌آپ‌های کارآفرین شده است.

خانه‌های هوشمند را فضایی در نظر بگیرید که مردم در آن زندگی می‌کنند و دارای دستگاه‌های متصل به اینترنت است. شرکت‌ها نرم‌افزارهایی برای برنامه‌ریزی این دستگاه‌ها می‌نویسند تا زندگی شما را ساده‌تر کنند. برای یک لحظه همه مکان‌هایی که می‌خواهید دستگاه‌های متصل به اینترنت در خارج از خانه کارایی داشته باشند را تصور کنید. مثلا ماشین می‌تواند شامل دستگاهی شود که بتوان کنترل کرد کجا می‌رود و استهلاک چرخ‌ها را نشان دهد. همه این‌ها به سیستم ابری گزارش می‌شود، و زمانی‌که لازم باشد چرخ یا قطعه‌ای تعویض یا تعمیر شود به راننده اطلاع می‌دهد. ماشین آلات یک کارخانه می‌توانند گزارشی از عملکرد خود ارسال کنند تا برای افزایش تولید کارخانه تنظیمات لازم صورت گیرد. مچ‌بندهای Fitbit روی دست‌تان، می‌توانند پس از شمردن قدم‌ها به شما پیشنهاد دهند که بهتر است چه کارهایی برای بهبود سلامت‌تان انجام دهید. همه این‌ها نمونه دستگاه‌های هوشمند هستند و همه آنها –از جمله دستگاه‌های زیر مجموعه تکنولوژی خانه هوشمند—در رده بزرگ‌تر اینترنت اشیاء، یا IoT قرار می‌گیرند.

پروفسور جان برت رئیس مطالعات علمی مرکز نیمباس در موسسه تکنولوژی کورک ایرلند است. بعد از تماشای سخنرانی او در TEDx درمورد آینده اینترنت اشیاء جذب او شدم. جای تعجب نیست که اخیرا استفاده از دستگاه‌های متصل به شبکه بسیار همه‌گیر شده ، اما باید بدانید مطالعه بر روی این دستگاه‌ها (که جان آنها را “سنسورها” می‌نامد) به مدت‌ها پیش برمی‌گردد.

به گفته جان برت:

“اینترنت اشیاء یک مفهوم جدید نیست، زیرا تحقیقات در مورد شبکه‌های حسگر بی‌سیم طی چند دهه گذشته انجام شده است و اینترنت اشیاء اساسا یک شبکه سنسور بی‌سیم است که در حال حاضر به اینترنت متصل می‌شود. فعالیت مرکز نیمباس از تحقیقاتی آغاز شد که مدت‌ها صرف کل شبکه‌های سنسور بی‌سیم برای انواع مختلف کنترل اجسام شده بود. اما این بررسی عموما به یک شبکه بی‌سیم اختصاصی اختصاص یافت، در حالی که اینترنت اشیاء سنسورها را به طور موثر به اینترنت عمومی متصل می‌کند و جامعه پژوهش آن‌را “سیستم‌های فیزیکی-سایبری” می‌نامند. “

یکی از دیدگاه‌های جالب جان به عدم تمرکز بر قابلیت فردی یک دستگاه منفرد، و درعوض تمرکز بر سود اجتماعی اتصال دستگاه‌های خاص به اینترنت مربوط می‌شود.

به عقیده برت:

“با توجه به دیدگاه‌های ملی یا دولتی، با مشکلات بزرگی چون گرم شدن کره زمین، امنیت ملی و مدیریت انرژی مواجهیم. تصور می‌شود اینترنت اشیاء بتواند حداقل به بهبود این موارد کمک کند. . . . اگر شما قادر به نظارت بر سطح آب زیرزمینی، رودخانه‌ها و بارش باران باشید، پس توانایی پیش بینی زمان و مکان وقوع سیل را هم خواهید داشت. اگر بتوانید انرژی را بهتر مدیریت کنید و بهره‌وری انرژی را افزایش دهید، قادر به کاهش انرژی مصرفی خواهید بود و بنابراین بر محیط زیست تاثیر مثبت گذاشته و شاید گرم شدن کره زمین را خنثی کنید یا حداقل آن را کاهش دهید. البته با رشد تروریسم بین المللی، خساراتی هم در نتیجه اینترنت به وجود می‌آیند، مثل توانایی نظارت بهتر بر جریان بازار اصلی. “

در حال حاضر فضای اینترنت اشیاء عظیم است. مجموع هزینه‌های جهانی برروی دستگاه‌های IOT و لوازم محیط زیستی (کار و خانه) در سال 2016 به میزان 737 میلیارد دلار تعیین شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2021 به 1.4 تریلیون دلار برسد. براساس گزارش موسسه مك كینزی، پیش بینی شده تاثیر اقتصادی IoT تا سال 2025 بین 4 تا 11 تریلیون دلار برای اقتصاد جهانی باشد که تاثیر آن در بخش‌هایی مانند تولید، بهداشت، خرده‌فروشی و خانه‌های هوشمند محسوس خواهد بود. باید بدانیم: جان چگونه خانه‌های هوشمند را در بستر گسترده کل فضای IoT تصور می‌کند؟

برت می‌گوید: “من حدس می زنم درک فعلی از تکنولوژی خانه‌ هوشمند در حد یکی از ابزارهاست، مثلا ابزاری که بتواند به عنوان ابزار خودکار خانگی عمل کند، بیشتر اتوماسیون خانگی است مثلا مواردی چون اسپیکرهای هوشمند، لوازم امنیتی هوشمند، مدیریت انرژی هوشمند، انواع گجت‌های شخصی که امکان انجام یک یا دو چیز را بدهند. فکر نمی‌کنم این تصور درحد تکامل بلند مدت باشد. اینجا دو سوال جداگانه مطرح می‌شود. آینده تکنولوژی خانه هوشمند چگونه خواهد بود؟ و می‌خواهیم خانه هوشمند چگونه باشد؟ این روزها پیش بینی آینده حتی پنج سال آینده هم کار بسیار دشواری است، مهم نیست 10 یا 20 سال دیگر، اما می‌توانم بگویم دوست دارم چگونه پیش برود. قرار نیست صرفا ابزار خانگی باشد. صحبت از خانه ایست که در یک جامعه هوشمند گسترده‌تر تعبیه شده باشد. فکر می‌کنم مفهوم عمیق‌تریست که باید برای تکامل بلندمدت تکنولوژی خانه هوشمند درنظر گرفته شود”.

جان یک نمونه جالب از قابلیت‌های احتمالی جامعه مجازی بیان کرد، اینکه تمام خانه‌ها به یک شبکه مرکزی متصل باشند و باهم ارتباط برقرار کنند.

“شاید سطح آب در یک بخش از منطقه افزایش یابد. تکنولوژی خانه هوشمند آن را تشخیص می‌دهد. اگر سطح آب کلا شروع به افزایش کند. شما هشدارهایی در دیگر مناطق قرار می‌دهید. با پیش روی آن از طریق خانه‌های مختلف، می‌توان جهت انتشار و محل رشد سریع‌تر آن را پیش بینی کرد؛ مثلا شاید این خیابان یا آن خیابان باید تخلیه شود. یا بدانید اگر به سمت شما می‌آید آماده باشید. با این روش خانه‌ها تبدیل به شبکه‌ای می‌شوند که از مردم محافظت می‌کند. “

در اینجا مثال دیگری آوردیم از اینکه به نظر جان چطور تکنولوژی خانه هوشمند در ارتباط با دیگر دستگاه‌های متصل شده خارج از خانه می‌تواند موثرتر عمل کند.

” اگر من یک مانیتور سلامت روی مچم ببندم، چرا نباید امکان اتصال آن وجود داشته باشد تا بتوان اطلاعات را به سرویس‌های تحلیل داده منتقل کرد و عملکرد قلب را تحت کنترل قرار داد. وقتی از ماشین به خانه می‌روم، می خواهم حالا خانه‌ام آن نقش را بعهده بگیرد. اگر از خانه خودم به جایی دیگر بروم، میخواهم این داده‌ها به صورت یکپارچه آپلود شوند. خب این دیگر صرفا خانه هوشمند نیست بلکه یک زندگی هوشمند است؛ خانه با افرادی که در آن زندگی می کنند تعریف می‌شود. اما زندگی هوشمند یعنی این کارایی باید بتواند با ما جابجا شود. پس موضوع صرفا هوشمند شدن ابزار یک خانه نیست، بلکه به مکانی که در آن هستید بستگی دارد.”