Suggested Multi--Agent Model of Smart Home for Elderly.pdf

1、智能家居(Smart Home)(或者廣泛稱(chēng)為智慧家居Intelligent Home)是一個(gè)很大的新領(lǐng)域，包含人機(jī)交互，人工智能和網(wǎng)絡(luò)交互等，目的是通過(guò)網(wǎng)路互聯(lián)起家居并且使設(shè)備自動(dòng)化從而實(shí)現(xiàn)交互式智能的功能和服務(wù)，并且使使用者可以以更有效的交互式控制家居，來(lái)達(dá)到更加舒適和方便的居住環(huán)境。智能家居概念最早出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代早期，其最簡(jiǎn)單和直接的定義是:“通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)整合科技和服務(wù)，而實(shí)現(xiàn)到更高質(zhì)量的居住環(huán)境”。智能家居有很多分支，但是

2、我們可以說(shuō)其主干內(nèi)容是:自動(dòng)化，能源控制和節(jié)約，信息，通信，安保和娛樂(lè);智能家居概念同時(shí)也關(guān)注如何將其主干內(nèi)容應(yīng)用到一個(gè)單一的網(wǎng)絡(luò)總線上并且在他們之間共享數(shù)據(jù)。
　　很多智能家居模型已經(jīng)被提出，被HIC，AI和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的研究者做了一些修改后更多的功能已經(jīng)被應(yīng)用。但是，挑戰(zhàn)仍然存在，智能家居概念也需要更多的發(fā)展，新的創(chuàng)意和模型需要有新的功能或者改進(jìn)已有的功能，所以智能家居領(lǐng)域仍然是一片肥沃的土地需要更多的播種而收獲更多的功能，主要結(jié)

3、構(gòu)的構(gòu)建需要硬件與軟件并行發(fā)展，前進(jìn)的進(jìn)程需要更多的功能性和更少的缺陷。
　　目前有一個(gè)智能家居模型的問(wèn)題出現(xiàn)并且成為對(duì)開(kāi)發(fā)者的新挑戰(zhàn)，這個(gè)問(wèn)題是:如何針對(duì)老年人和有特殊需要的人群開(kāi)發(fā)一種特殊的智能家居模型？這個(gè)巨大挑戰(zhàn)的出現(xiàn)是因?yàn)橛胁粩嘣黾拥奶厥膺x擇和功能被需要，同時(shí)也有更多的交互和智能模型被需要而達(dá)成一個(gè)主要的目標(biāo)，給這些人提供獨(dú)立的生活。給老年人提供的智能家居模型需要專(zhuān)業(yè)的建筑，電氣和電子工程是顯而易見(jiàn)的，并且更多的與健康相

4、關(guān)的應(yīng)用需要社會(huì)科學(xué)和醫(yī)學(xué)的專(zhuān)業(yè)人員參與。
　　有兩個(gè)主要的途徑為老年人和殘疾人提供智能家居:
　　1)特殊的建筑解決方案:比如特殊建造的村落組織或社區(qū)來(lái)適應(yīng)身體受限或者特殊需求的人群。
　　2)獨(dú)特的科技創(chuàng)新:這意味著應(yīng)用新的一整套科技給使用者提供獨(dú)立的生活。我們的研究同時(shí)也關(guān)注應(yīng)用這些特殊科技的途徑。
　　盡管一般對(duì)智能家居和智慧家居概念的使用已經(jīng)一致，但是在其中仍然有一些區(qū)別應(yīng)該被關(guān)注，任何自動(dòng)化科技應(yīng)用在

5、家居中都可能是智能家居，但是不意味他是智慧家居，因?yàn)榻换ブ悄茉诩揖又械膽?yīng)用比僅僅使用自動(dòng)化設(shè)備更加復(fù)雜，但是我們這里可能提到的智慧家居的最簡(jiǎn)單直接的定義是:應(yīng)用傳感器在網(wǎng)絡(luò)中連接主要系統(tǒng)，并且用可以運(yùn)行收取的信號(hào)和數(shù)據(jù)的軟件控制而產(chǎn)生智能的功能。
　　對(duì)于普通用戶的智能家居模型趨向于使家庭應(yīng)用自動(dòng)化作為第一要?jiǎng)?wù)，同時(shí)趨向于為用戶提供娛樂(lè)和幸福感。但是針對(duì)老年用戶開(kāi)發(fā)的智能家居模型有特殊的要求，其主要和優(yōu)先的次序也不同，我們不得不更

6、加關(guān)注健康護(hù)理和用戶安全，并且提供良好的在家和外部急救機(jī)構(gòu)之間的對(duì)外傳輸功能，以防備用戶面對(duì)的任何問(wèn)題。
　　普通用戶和老年用戶之間的另一個(gè)不同是他們使用現(xiàn)代科技的能力，我們猜測(cè)普通用戶在我們提供指導(dǎo)后可以使用復(fù)雜的應(yīng)用與模型系統(tǒng)交流，但是對(duì)于老年人則不這么簡(jiǎn)單，因此我們不得不為老年人簡(jiǎn)化現(xiàn)有的模型，使其更容易的與用戶交流。家居模型應(yīng)該是可擴(kuò)展而適應(yīng)任何類(lèi)型的家居和任何數(shù)量的應(yīng)用或者額外功能，并且應(yīng)該盡可能可靠，避免長(zhǎng)時(shí)間緩沖與錯(cuò)

7、誤。
　　因此，我可以將上述進(jìn)行總結(jié)，并且將需要解答的問(wèn)題定義為:
　　什么是為老年人設(shè)計(jì)的智能家居的優(yōu)先次序和功能？
　　如何制定可以達(dá)到上述優(yōu)先次序和功能的方法模型？
　　什么是可以應(yīng)用到這些問(wèn)題上的適宜電腦技術(shù)？
　　已有的相關(guān)工作如何解決這些問(wèn)題并且什么是新的挑戰(zhàn)？
　　我們的方法如何解決這些問(wèn)題并且如何評(píng)估他面對(duì)的挑戰(zhàn)。
　　這個(gè)研究的主要?jiǎng)訖C(jī)是:
　　1-未來(lái)電腦科技和硬件設(shè)備

8、廣闊的發(fā)展領(lǐng)域。
　　2-未來(lái)快速增長(zhǎng)的人口老齡化問(wèn)題需要智能家居的解決方案。
　　對(duì)于發(fā)展領(lǐng)域，我們注意到針對(duì)老年人的智能家居涉及很多領(lǐng)域，雖然這個(gè)概念與醫(yī)學(xué)工程，健康護(hù)理和社會(huì)科學(xué)相關(guān)，但是計(jì)算機(jī)科技仍然是最主要的角色，尤其是最近10年與軟件和硬件相關(guān)的所有領(lǐng)域顯著的快速發(fā)展，現(xiàn)在大多數(shù)的計(jì)算機(jī)科技普遍基于協(xié)同工作而不是過(guò)去的單獨(dú)工作，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)，人機(jī)交互，人工智能相互連接而為共同的目標(biāo)服務(wù)。在我們的研究中，我們選擇

9、多智能體系統(tǒng)，一個(gè)被認(rèn)為不僅為智能家居服務(wù)的通用平臺(tái)，他在被稱(chēng)為“應(yīng)用計(jì)算機(jī)在任何地方”的一個(gè)巨大的課題中應(yīng)用，例如周邊智能，物聯(lián)網(wǎng)和普適計(jì)算，從而通向一個(gè)新的針對(duì)老年人的新的智能家居模型。
　　針對(duì)人口老齡化:在我們做了對(duì)于未來(lái)老齡率的研究后，我們發(fā)現(xiàn)增長(zhǎng)速度比從前更快，并且還在持續(xù)增加[3]，所以現(xiàn)在和未來(lái)比從前更加需要智能家居和新的科技解決方法。在相關(guān)的調(diào)查和問(wèn)卷中，我們發(fā)現(xiàn)大多老年人更喜歡獨(dú)自居住，而不是住在健康護(hù)理中心或

10、者和親戚居住，并且他們很歡迎使用新科技作為智能家居的想法，我們可以說(shuō)在老年人和科技間的信任比從前更強(qiáng)了，他們?cè)敢鈱W(xué)習(xí)如何使用科技而幫助他們獨(dú)自生活。
　　在這個(gè)研究中，我們提出了一個(gè)關(guān)于智能家居的研究，作為對(duì)電氣用具，應(yīng)用程序，功能，科技和相關(guān)方法的審視，我們研究從前和近期智能家居的架構(gòu)以跟上這個(gè)概念的發(fā)展，并且我們關(guān)注針對(duì)老年人的特殊智能家居而表述出在這種家居中的功能和需求。
　　我們選擇多智能體系統(tǒng)作為針對(duì)老年人的智能家

11、居的技術(shù)，我們審視了給予主體的程序和先前智能主體方法模型的優(yōu)勢(shì)及缺點(diǎn)和連接主體的通信類(lèi)型，我們表述了建造我們提議的模型所面臨的挑戰(zhàn)，評(píng)估了這些挑戰(zhàn)，并且吸取了其他方法特征的優(yōu)勢(shì)。
　　我們表述了問(wèn)題并且定義了老年人的需求而通過(guò)提出的模型予以解決。我們選擇基于主體的技術(shù)而提出一個(gè)針對(duì)老年人智能家居的多智能主體模型，我們的模型作為有特殊功能和動(dòng)作的多主體層次提出，他的結(jié)構(gòu)基于位置，意味著每個(gè)房間具有獨(dú)自的主體，所有主體的通信被建議為公

12、共/分散主題，我們考慮各主體間信息的總體運(yùn)行以達(dá)到總的性能。并且模型中的中央主體不是完全集中的，他只是監(jiān)視各位置的總體通信并且只在給予用戶發(fā)生安全和安保相關(guān)的優(yōu)先問(wèn)題上反應(yīng)，中央主體同時(shí)與用戶主體交流而允許用戶與系統(tǒng)進(jìn)行交互而幫助主體決定什么需要?jiǎng)幼?，這個(gè)模型通過(guò)居所外的外部主體警報(bào)給予用戶的安全和安保問(wèn)題優(yōu)先權(quán)，我們提出的模型滿足我們對(duì)于老年用戶的要求并且避免了在中央系統(tǒng)產(chǎn)生高壓和干擾的問(wèn)題。
　　我們選擇了在大多數(shù)早先模型中出

13、現(xiàn)的挑戰(zhàn):可擴(kuò)展性和可靠性，我們將這兩個(gè)挑戰(zhàn)應(yīng)用于我們的模型以制定解決方案并且評(píng)估模型。對(duì)于可擴(kuò)展性我們討論:定位主體，排序主體和組件分配，從而審視我們的模型如何在這些因素上予以改進(jìn)，改進(jìn)針對(duì)于模型中主體數(shù)量可擴(kuò)展性能，我們通過(guò)在同一可擴(kuò)展環(huán)境中測(cè)試可擴(kuò)展主體數(shù)量（100-5000主體）時(shí)間和記憶消耗評(píng)估模型的可擴(kuò)展性能，我們的結(jié)果證明模型的可擴(kuò)展性能良好。
　　在可靠性挑戰(zhàn)中我們討論:拒絕請(qǐng)求，檢查失敗的主體和復(fù)制主體，我們的模