次世代住宅IoTスマートハウス?! ポイントは●●の整備!IoT時代に備えた家作りとは?

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IoT時代のスマートハウス

こんにちは、KMRRです。

IoT・・・・最近良く耳にされる方も多いのではないでしょうか?

今回はIoT時代の住宅の在り方について考えてみました。
トップ画像出典:http://www.tizenexperts.com/2015/12/the-samsung-called-the-date-of-the-press-conference-at-ces-2016/

IoTとは何か?

IoTとは何か?
まず、IoTとは「アイ・オー・ティー」と読みます。
知ってるよwwww という方も今しばらくお付き合いくださいませ^^;

IoTとは、Internet of Things(モノのインターネット)の略称です。
モノのインターネットとは何でしょうか?

これまでは、PC、タブレット、スマートフォンなどを使い、人間がインターネットを
使って情報のやり取りをしていました。

これからは、あらゆる電子機器(モノ)がインターネットに繋がります。
これを様々な形で制御することで、より豊かな暮らしをもたらすのでは?という
考え方がIoT時代であり、IoT技術と住環境を組み合わせて考えたものが
IoT時代の住宅の在り方です。

ここでは、勝手ながらIoTスマートハウスと呼ぶことにします(笑)

IoTスマートハウスを支える技術

この辺りの話をするうえで必ず出てくるキーワードが
ビッグデータ
データマイニング
クラウドコンピューティング
制御・アルゴリズム
AI(Artificial Intelligence:人口知能)
セキュリティ
センシング
などでしょうか。

ビッグデータ

ビッグデータとは、簡単に言うとその名のとおり、巨大な(膨大な)データという意味です。
少しだけ専門的な話になりますが、従来のデータと異なるポイントとしては、単にデータ量が
多いというだけではなく、データの多様性や発生頻度が高い(リアルタイム性があるなど)
ものを指すことが多いです。

データマイニング

データマイニングとは、

データマイニング(英語: Data mining)とは、統計学、パターン認識、人工知能等のデータ解析の技法を大量のデータに網羅的に適用することで知識を取り出す技術のことである。DMと略して呼ばれる事もある。通常のデータの扱い方からは想像が及びにくい、ヒューリスティク(heuristic、発見的)な知識獲得が可能であるという期待を含意していることが多い。とくにテキストを対象とするものをテキストマイニング、そのなかでもウェブページを対象にしたものをウェブマイニングと呼ぶ。英語では”Data mining”の語の直接の起源となった研究分野であるknowledge-discovery in databases(データベースからの知識発見)の頭文字をとってKDDとも呼ばれる。

出典:https://ja.wikipedia.org/wiki/データマイニング
Wikipediaによると、上記のように説明されています。

クラウドコンピューティング

これは馴染みがある方もいらっしゃると思いますが、最近では
当たり前のサービスになりつつありますね。

現在、最も多くのユーザーが利用しているクラウド技術は、
クラウドデータ保存/管理ではないでしょうか?

携帯電話/スマートフォンの電話帳をインターネット上にあるサーバーに
保存し、端末のデータとリアルタイムで更新可能、というやつですね。
万が一端末上のデータが破損・消去されたとしてもクラウド上に
あるデータを使って復元が出来るという点がメリットです。

ここでいうクラウドコンピューティングは、データのみならず、
アプリケーションのデータや実行までクラウド上で行い、必要な
データ、解析結果のみをユーザーがダウンロードして使います。

既にMicrosoftやAmazon、IBMなどがこぞってプラットフォームを開発、
様々なサービスの提供を開始しています。

dsc_2703
Microsoft Azure

dsc_2704
IBM Watson

dsc_2705
Amazon AWS

こちらは先日IoT関連のとある展示会に行ったときに撮った写真です。
ご参考まで。

制御・アルゴリズム

制御、アルゴリズム、ここがIoT時代のカギになる技術です。

制御・・・言葉としても一般的に知られている通り、何かを意図した
状態に調整、操作することです。

例えば、合計使用電力が1,500Wを越えたらブレーカーを遮断する、
というのも「制御」ですね。

アルゴリズム・・・これは簡単にいうと「計算方法」「手順書」みたいなものです。
ただし、非常に複雑な計算式が求められます。

現在の最新自動車技術である機能・走行安全技術分野で自動ブレーキアシスト機能
というものがあります。前方対象物をレーダーで計測したり、カメラを積んで
リアルタイムに画像処理・認識をさせ、ブレーキが必要な状況を割り出して
自動でブレーキ制御を行う、というものです。
このレーダーからの情報、画像認識した情報をどのように処理し
ブレーキングが必要な状況
を決めるのか、この辺りはアルゴリズムにより カラーが出る部分です。
このアルゴリズムの精度や完成度により、自動ブレーキアシスト機能の
味付けが変わってくるのですね。

そもそも、どういうアルゴリズムを開発できるか、で何をどのように制御できるか、
が変わってきますし、更にそのうえでユーザビリティーが良いアルゴリズムを開発
出来れば、爆発的に普及すると思います。

そういう意味で、この制御、アルゴリズムというソフトウェアの開発は
次世代技術開発にとって大変重要な技術ということになります。

AI(Artificial Intelligence:人口知能)

昔ドラクエでありましたね(笑)私がAIという言葉を知ったきっかけは
ドラクエでしたので。。。

皆さまが最も身近なAIは、ゲームの対戦相手、CPU/CONでしょうか?
ほぼどのようなゲームでもコンピューターと対戦、というモードが用意されて
いますよね?これも一種のAIです。

計算、大量データに基づく推理や学習など、コンピューターに人間並みの
知能を持たせようという技術ですね。

セキュリティ

IoT時代は、現在よりもはるかに多い膨大なデータが様々なネットワーク上に
行き来する時代になります。
ワイヤレスで通信されるデータも多くなりますし、現在よりも確実に我々に
関係する情報がデータ化されていきます。
その情報は、ただのデータであり、そのままでは漏れ出たとしても特に影響は
無かったりしますが、上述したアルゴリズム次第では悪用されると大変な
被害が出る可能性があるためとても重要なデータとなります。

例えば、我が家の電気使用量のデータがリアルタイムで外部に流失したとします。
細かく分析、解析していくと、私たち家族の行動パターンを把握することが
出来ますので、空き巣狙いにとってはとても重宝するデータとなります。

一方、我が家の電気使用量のデータを正しく活用しようとした場合、
(今はまだ普及していませんが)蓄電池+太陽光パネル発電+電気購入を
簡単に最適化することが出来ますね。

センシング

センシングとは、様々なセンサーを使い、温度、湿度、音量、光量、圧力、
その他物理量などを計測・測定することです。

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キーワードは「制御」と「自動化」と「最適化」

生活パターンから人間が最適な環境に制御する

IoT時代におけるスマートハウスは、あらゆる機器が情報授受を行い、
設定されているアルゴリズムに倣って最適化、自動化を目的とした制御がされるため、
人間は自動的に最適化されることに便利さを感じるのだと思います。

例えば、私が帰宅する際の一連の流れを想像してみましょう。

私は駅から自宅まで車通勤ですので、最寄り駅に到着し車に乗り込むところから
IoTの活躍が始まります。

網膜認証、指紋認証、その他複合的な認証システムにより、車を運転している人間が
登録してある本人であると認識します。

ITS(Intelligent Transport Systems)システムや交通インフラシステムを介して、
それから私の運転スタイルから自宅到着予想時間を割り出し、帰宅後すぐに使用することが
多い機器がスリープ状態から起動し始めます。

当然GPSなど位置情報が正確に入りますので、帰宅に合わせて自動的に車庫の
シャッターが空きます。玄関や外構の照明も自動で点灯しお出迎え(笑)、玄関ドアは自動で開閉します。

例えば、帰宅後すぐにお風呂に入ることが多い場合は、予め帰路の車内で確認が入った後に
自動的に風呂の準備が始まります。帰宅するころには私にとって最適な温度の風呂が
沸いた状態です。

蓄積された過去の実データをベースにして、季節や当日の気温、湿度、お湯の使われ方などから
風呂の利用時間(終了予想時間)も割り出されます。

風呂上りにはビールを飲みますが、私は冷えたビールが好きなので、風呂上がりの
タイミングを考慮しビールとグラスが冷やされます。

と、まぁこんな感じですかね。
思い付きで書いていますので(笑)もっともっと出来ることはあるはずです。

ここで活用されている技術を整理してみます。

まずは
車-ITSシステム(高度道路交通システム)-自宅 とモノのインターネットを
通じて情報の授受がされていることが分かります。

また、日々の行動を実データとして蓄積していると共に、当日と平均値の差異が
考慮されたうえで行動パターンに合致したシステム稼働の自動化がなされています。

そのうえで、「私」が快適と感じるように制御する、「最適化」がなされて
至極のサービスとなるわけですね。

スマホで玄関ドアを施錠/開錠?

smartdoorlock
出典:http://www.postscapes.com/

今ある技術で実現可能と思いますが、将来は自宅のカギがなくなり、
スマホで管理するようになるのでしょうかね・・・

キッチン周辺はタッチパネルやタブレット(液晶)が多用される?

internet-of-things-1200x0
出典:http://www.digitaltrends.com/home/heck-internet-things-dont-yet/

冷蔵庫は、エリア別に細かな温度管理を行う、などは勿論のこと。
庫内カメラと画像解析、RFIDタグ管理による賞味期限など食品管理なども
実現可能な技術が既にあります。

パナソニックは、上記技術と家族のヘルス管理データを組み合わせ、
冷蔵庫内の食材から自動レシピ提案を行う機能などを発表しています。

参考:IFA2016 パナソニック出典内容

IoT時代スマートハウスに備えた家作りとは

さて、現在新築を検討中、設計中の方にとっては興味深い部分かと思います。

すぐそこまで来ている、次世代、IoT時代の住宅に備えるためには
どのような設計をしていけば良いのでしょうか?

IoT時代に必要な住宅設備は?

上述の通り、IoT時代は様々な設備や機器がネットワークに繋がり、データの
やり取りをしながら様々な制御を実行する形になります。

ここで必要なのは、「通信」と駆動するための「電力」です。

家庭内ネットワーク

「通信」網の整備はIoT時代対応の住宅にするうえで必要不可欠と言えます。
無線でも有線でも構わないと思いますが、2016年現在ではセキュリティ面に
不安がありますので、心配性の方は有線ネットワークの整備をされておくと
万全と思います。

ただし、各電気機器、住宅設備がネットワークに接続されることを考えると
無線で対応する方が現実的かもしれませんね。
有線にする必要があるとすれば、大容量のデータ授受を行う場所、セキュリティ面で
強固なネットワークを構築したいところ、などでしょうか。

住宅向けに豊富なIoTサービスが提供されていない現状では何とも言えませんが(笑)
大容量のデータ授受として挙げられるのは映像・画像データ。
主にテレビ、HDDレコーダー、ビデオ、宅内/屋外カメラの映像、などでしょうか。
これらの情報を使って何らかの防犯システムを駆動させる、ということは、
IoT時代では当たり前なのでしょうから、映像・画像のデータ授受を見越した
有線の配線をするために空配管だけでもしておくと安心でしょうか。

セキュリティ面・・・ぱっと思いつきませんが、ネットバンキングやネットショッピングを
はじめとしたお金に関するデータ管理でインターネットに接続する場合、また
家の防犯に関するデータ授受を行う可能性がある場所(電気、水道、ガスなど)を
イメージしています。
データの悪用のみならず、テロ的な行為として、ハッキングして意図的に電気使用量を
引き上げるような仕掛けをする、ライフラインである水道を止める、異物を混入させる、
などなど、悪意を持って嫌がらせをするための入り口となるのはやはりネットワークです。

これからは、冷蔵庫、エアコン、洗濯機など、多くの一般家電に無線LANやBluetoothなどの
無線モジュールが組み込まれ、何かをスマホで操作出来たり、宅内制御盤なんかで
オリジナル管理が出来るようになるのでしょう。

ここで必要不可欠となるのは、無線データ通信です。
基本技術は現状の無線LANを使うのでしょうから、必要設備として今と大きく変わることはありません。
が、注意すべき点としては、無線LANの信号が届かない、死角となるゾーンをなくす、
ということだと思います。
これも中継器を用いれば改善出来そうなので、必須という訳ではないですが、
折角注文住宅で新築されるのであれば、無線LAN信号の死角がなくなるような
間取りレイアウトや電気配線設計、宅内ネットワーク構築をされると結果的に
無駄なく対応できるのでは、と思います。

コンセント

これはMustではない気がしますが、制御する/データ授受をするための機器を
駆動するためには必ず電力が必要になると思います。
家の様々な場所にコンセントを設置しておくと来るIoT時代にも対応できます。

が、現在はあらゆる機器において省電力が進み、また電池の技術も進んでいます。
コンセントがない場所は電池で駆動する機器を設置すればよいだけの話のような
気もします。

常時100V電力を必要とする大物家電/機器を置く近くには、必ずと言って良いほど
既にコンセントがあると思いますので。

強いて言えば、コンセントを設置しておけば、100V電源が必要な機器も電池駆動
するものでも好みに応じて両方利用できる、自由度が広がる、という点が
メリットなのでしょうか。

まとめ

IoT時代・・・今よりも格段にユーザビリティーが良い様々なサービスの提供が
予想されます。益々グータラになりそうですが(笑)

私たちが生活する家の環境について考えたとき、IoT時代に対応すべく
何か機器を購入しなくてはならない、など、現在と大きく変わることは
なさそうです。

あるとすれば壁内に配線する必要があるなどの組み込み機器なのでしょうが、
技術的には「通信」と「駆動電力」があれば如何様にもなりそうなので、
メーカーの工夫とコスト次第では問題にならないと考えています。

ということで、現在新築計画中の皆様は
家庭内ネットワーク
について、今一度見直して頂くと将来の備えになるのでは?と思います。

以上、参考として頂くことが出来れば幸いです。

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