Как искусственный интеллект меняет индустрию бытовой техники

С появлением умной бытовой техники требования пользователей к производительности и ожидания от продуктов продолжают расти. Ожидается, что такие устройства, как холодильники, стиральные машины, духовки и камеры видеонаблюдения, позволят снизить эксплуатационные расходы, глубже изучить привычки пользователей и предоставить персонализированные функции на основе других контекстных данных. Эти значительные достижения обусловлены интеллектуальными вычислительными мощностями, хранилищем, памятью, а также достижениями в области машинного обучения (ML) и глубокого обучения (DL).

---

Применение искусственного интеллекта, машинного обучения и глубокого обучения сделало бытовую технику более умной и способной лучше адаптироваться к сложным средам и задачам. Наиболее часто используемые алгоритмы в бытовой технике включают обработку естественного языка (NLP), методы на основе нечеткой логики, компьютерное зрение, распознавание изображений и управление операциями.

• (1) . Машинное обучение и умный дом

Машинное обучение позволяет системам машин обучаться на основе собираемых ими данных. Внутри этих интеллектуальных устройств используются различные датчики для мониторинга таких элементарных условий, как свет и тепло.

При непрерывной работе данные, собранные датчиками, могут использоваться для обучения алгоритмов машинного обучения конкретных устройств, тем самым повышая эффективность работы на основе повседневных привычек пользователя и рутинных операций. Например, постоянно отслеживая использование и выявляя закономерности, умная кофемашина может начать варить кофе в 7 утра в будние дни и в 8 утра в выходные.

Машинное обучение продолжает автоматизировать бытовую технику и предоставлять пользователям персонализированные предпочтения. Например, умный пылесос может запускаться автоматически по расписанию пользователя. Если пользователь обычно убирает кухню после ужина, пылесос будет автоматически запускаться после ужина каждый вечер, а его параметры уборки также можно настроить так, чтобы имитировать обычные настройки уборки на кухне пользователя.

• (2) . Как искусственный интеллект может улучшить работу бытовой техники

Вот основные способы, с помощью которых ИИ может улучшить функциональность бытовой техники:

Автоматизация: Умные дома характеризуются тем, что множество подключенных устройств часто управляются центральным узлом, например Smart Things Hub от Samsung — интегрированным ИИ-концентратором и платформой, которая объединяет несколько устройств, что позволяет пользователям управлять несколькими устройствами с одной централизованной платформы для общая автоматизация. Используйте алгоритмы искусственного интеллекта, чтобы изучать предпочтения пользователей, анализировать данные с подключенных устройств и принимать разумные решения. Пользователи могут отслеживать и подавать команды из единого интерфейса или с помощью голосовых команд.

Интеллектуальные голосовые помощники: Помощники с голосовым управлением, такие как Amazon Alexa или Google Assistant, используют обработку естественного языка и машинное обучение, чтобы отвечать на вопросы. В простейшей форме пользователи могут попросить эти устройства добавить элементы в список покупок или воспроизвести песни с помощью голосовых команд. Кроме того, благодаря совместимости интеллектуальные голосовые помощники могут управлять другими устройствами в доме, включая аудиоустройства, рольставни/окна или освещение, среди прочего. Возможность управления различными устройствами и устройствами с помощью голосовых команд значительно улучшает пользовательский опыт, особенно для пожилых людей и людей с ограниченными возможностями.

Прогностическое обслуживание: Сбои оборудования могут быть вызваны различными факторами, такими как проблемы с аппаратным и программным обеспечением. Прогнозное обслуживание, которое позволяет предсказать, когда машины выйдут из строя из-за сбоев и ошибок компонентов, очень полезно для пользователей, поскольку оно может повысить эффективность крупных устройств при одновременном снижении затрат. Кроме того, профилактическое обслуживание позволяет выявить конкретные неисправные компоненты, а это означает, что необходимо заменить только неисправную деталь, а не всю машину. Такой подход не только экономит ресурсы, но и делает процесс обслуживания более экологичным. Благодаря широкому применению таких технологий, как Интернет вещей (IoT), облачные вычисления и искусственный интеллект, обслуживание бытовой техники перешло от реактивного подхода к проактивному, что еще больше упрощает процесс обслуживания.

При анализе мониторинга моделей и условий такие данные, как анализ вибрации и датчики Интернета вещей, используются для выявления закономерностей, которые могут указывать на отказ или повреждение оборудования, чтобы их можно было идентифицировать до того, как они создадут угрозу безопасности. Например, технология LG ThinQ использует датчики для мониторинга производительности оборудования и прогнозирования необходимости его обслуживания.

При профилактическом обслуживании также можно использовать для анализа прошлые данные, собранные с оборудования, используя распознавание образов для определения корреляции между определенными событиями и отказами оборудования. Например, можно определить цикл, в котором стиральная машина сможет работать до тех пор, пока некоторые компоненты не проявят признаки неисправности.

Другие способы, с помощью которых ИИ может улучшить функциональность умной бытовой техники, включают:

• - повышение энергоэффективности;

• - Адаптивная готовка и выпечка;

• - Персональные рекомендации;

• - Удаленный мониторинг и управление.

Концепция умного дома не опередила свое время: она была предложена еще в начале 20 века. С тех пор произошел огромный шаг вперед в функциональности и производительности интеллектуальных устройств. Например, бытовая техника теперь может автоматизировать повседневные рабочие задачи в доме, такие как безопасность, управление освещением и управление энергопотреблением. Некоторые исследования предсказывают, что к 2030 году мировой рынок умной бытовой техники достигнет $58,5 млрд, а совокупный годовой темп роста составит 9,2% в период с 2022 по 2030 год.

Появление бытовой техники, интегрированной с искусственным интеллектом, заставило производителей уже на раннем этапе осознать, что искусственный интеллект будет играть важную роль в умном доме будущего. Благодаря постоянному развитию технологий теперь именно интегральные схемы, основанные на искусственном интеллекте, используются в различных бытовых приборах, оснащенных технологией искусственного интеллекта.

Интернет вещей (IoT) — это группа подключенных устройств, которые взаимодействуют с точками хранения данных, такими как облако, для обеспечения некоторой степени автоматизации, например удаленного управления освещением и отоплением. Благодаря устройствам Интернета вещей, интегрированным с искусственным интеллектом, пользователи могут рассчитывать на большее удобство, безопасность и эффективность. Например, интеллектуальные камеры видеонаблюдения на базе искусственного интеллекта теперь могут отслеживать движение, определять тип движения и информировать пользователя.

Количество компаний, производящих бытовую технику в мире, огромно, но не все из них интегрировали технологии искусственного интеллекта в свое оборудование. Ниже приводится обзор крупнейших компаний, которые в настоящее время используют технологию искусственного интеллекта в своей бытовой технике.

Амазонка: Компания производит устройства с голосовым управлением, такие как умная колонка Echo Dot. Другие подобные устройства в ассортименте компании включают Echo Show и Echo Buds.

Samsung: Компания известна своим режимом на базе искусственного интеллекта, обеспечивающим превосходные функции энергосбережения в бытовой технике, включая технику со встроенным искусственным интеллектом:

- холодильник АИ;

- стиральная машина AI Ecobubble;

- посудомоечная машина AI;

- Умный пылесос с искусственным интеллектом;

- Смарт-телевизоры.

ЛГ: Корейская компания LG также использует искусственный интеллект в своей основной бытовой технике, подобно Samsung. В число основных приборов, использующих ИИ, входят стиральные машины AI DD, холодильники AI ThinQ и посудомоечные машины AI.

Сименс: Компания производит умную бытовую технику, такую ​​как умные холодильники, умные посудомоечные машины и умные духовки.

Вот основные преимущества устройств на базе искусственного интеллекта:

(1) . Повышение удобства

Бытовая техника, интегрированная с искусственным интеллектом, приносит много удобства и удовольствия публике, автоматизируя повседневные рабочие задачи, такие как мониторинг безопасности и голосовые помощники. Умные духовки со встроенным искусственным интеллектом могут помочь пользователям улучшить приготовление пищи. Например, духовка Bosch Series 8 использует встроенную систему искусственного интеллекта, чтобы точно предсказать, сколько времени потребуется для завершения приготовления, избавляя пользователей от необходимости включать духовку, чтобы проверить состояние еды во время приготовления.

(2). Экономьте время

Важным преимуществом большинства интеллектуальных устройств является экономия времени, поскольку пользователи могут использовать интеллектуальные устройства для автоматизации черной домашней работы, например, приготовления кофе в определенное время или включения и выключения систем безопасности с помощью голосовых команд.

Среди них наиболее выдающимся оборудованием для достижения этого преимущества является робот-пылесос, такой как Ecovacs, который может автоматически убирать пол с функциями картографирования окружающей среды и преодоления препятствий. Благодаря обнаружению объектов робот может избегать таких предметов, как тапочки и игрушки, а также не запутываться в кабелях, а робот управляется с использованием глубоких нейронных сетей (DNN), таких как сверточные нейронные сети (CNN).

(3). Повышение энергоэффективности

Согласно исследованию Международного энергетического агентства (МЭА), ИИ может сэкономить до 15% энергии во всем мире к 2040 году. В отчете говорится, что использование интеллектуальных термостатов и умного освещения может сэкономить 10% энергии в период с 2017 по 2040 год.

Например, производитель бытовой техники Samsung поднял энергосбережение на новый уровень благодаря искусственному интеллекту. Его умный холодильник может снизить потребление энергии на 30% за счет режима энергосбережения с искусственным интеллектом. Интеллектуальные термостаты и осветительные устройства также могут сократить потери энергии, анализируя привычки использования и соответствующим образом адаптируясь к температуре и времени.

(4). Экономия затрат

Прогнозная аналитика, снижение энергопотребления и правильное использование воды — это способы, с помощью которых домохозяйства могут сэкономить деньги за счет использования интеллектуальных приборов. Кроме того, использование такого оборудования, как роботы-пылесосы с искусственным интеллектом и интеллектуальные камеры видеонаблюдения, может снизить потребность в рабочей силе, что приведет к экономии затрат.

Энергосберегающий режим стиральной машины Samsung с искусственным интеллектом снижает потребление энергии на 70%, а также потребляет меньше воды и моющих средств, что позволяет пользователям экономить деньги.

(5). Персонализация и настройка пользовательского опыта

Приборы и устройства, оснащенные искусственным интеллектом, могут обеспечивать персонализированную производительность, изучая привычки пользователей и давая соответствующие рекомендации, например голосовые помощники, холодильники и термостаты.

Системы домашней безопасности на базе искусственного интеллекта также предлагают высоко персонализированные услуги, которые могут идентифицировать авторизованных пользователей, получать персонализированные уведомления, проводить поведенческий анализ и персонализированно контролировать доступ.

Интеграция искусственного интеллекта в малую и крупную бытовую технику изменила то, как люди используют повседневные устройства и взаимодействуют с ними. Вот пять основных примеров:

(1) . Умные холодильники с искусственным интеллектом

Холодильники с искусственным интеллектом предоставляют пользователям расширенные возможности персонализации, сочетая в себе несколько технологических возможностей, таких как компьютерное зрение, обработка естественного языка, датчики и подключение к Wi-Fi. По сути, искусственный интеллект в холодильнике предназначен для изучения функциональных взаимосвязей между вводом и выводом пользователя, аппроксимации точности непрерывных функций и использования функций обобщения и гибкости для достижения следующих превосходных характеристик, помогающих жизни пользователя:

- Оптимизировать энергопотребление;

- Сокращение пищевых отходов за счет постоянного мониторинга пищевых продуктов и срока их годности;

- Используйте обширную базу данных рецептов, чтобы планировать блюда и персонализировать рецепты.

Температура AI-холодильника может автоматически регулироваться в зависимости от изменений температуры окружающей среды и других температур, что будет более эффективным, если у пользователя есть другие подключенные устройства, такие как голосовые помощники и интеллектуальные духовки.

(2) . Умные стиральные машины и сушилки

Стиральные машины со встроенным искусственным интеллектом изучают выбор и время циклов стирки на основе данных, обеспечивая удобство семьям за счет адаптации ингредиентов для стирки для определения правильного количества воды, дозировки и времени стирки. Стиральная машина также может определять состояние загрязнения, состояние и тип ткани, чтобы рекомендовать и выбирать лучший цикл стирки и дозировку для оптимального использования ресурсов.

Например, комплекс для стирки белья Bespoke AI от Samsung использует искусственный интеллект и усовершенствованные датчики влажности для определения влажности одежды, а затем автоматически оптимизирует температуру стирки и регулирует циклы стирки, чтобы уменьшить износ.

Алгоритмы машинного обучения, такие как случайная классификация лесов и логистическая регрессия, могут обеспечить интеллектуальные технологические результаты. Хотя это прямо не упоминается, стиральные и сушильные машины, оснащенные искусственным интеллектом, также могут использовать нейро-нечеткие и нечеткие методы для определения количества воды и стирки, необходимых для конкретной стирки.

(3) . Кухонное оборудование, оснащенное искусственным интеллектом

Умные духовки, оснащенные искусственным интеллектом, оптимизируют параметры приготовления, отслеживая еду, рекомендуя температуру, режим приготовления и время приготовления. Умные духовки используют компьютерное зрение для идентификации продуктов питания и обнаружения пригорания, способные идентифицировать различные блюда и ингредиенты и подсказывать параметры приготовления.

Например, духовку Bosch серии 8 можно подключить к облачному серверу искусственного интеллекта, что позволяет пользователям делать широкий выбор, выбирать подходящую программу приготовления, а духовка прогнозирует время готовности блюда. Духовка также имеет возможности обучения искусственного интеллекта, которые могут учиться у других пользователей, использовать данные других пользователей для прогнозного анализа и обновлять время приготовления каждые 30 секунд.

(4) . Голосовое управление в умном доме

Программное обеспечение голосового помощника можно развернуть на интеллектуальных колонках, таких как Alexa от Amazon, Siri от Apple и других устройствах. Виртуальные помощники используют возможности обработки естественного языка, глубоких нейронных сетей, распознавания речи и генерации естественного языка (NLG) для синтеза пользовательского ввода и генерации персонализированных ответов. Ожидается, что рынок виртуальных помощников вырастет с $11,3 млрд в 2023 году до $45,8 млрд в 2028 году.

Для централизованного управления виртуальные помощники могут интегрировать другие интеллектуальные устройства, такие как системы безопасности, освещение, шторы и кофемашины. Голосовые команды будут управлять другими устройствами, предоставляя пользователю больше контроля.

(5). интеграция искусственного интеллекта в развлекательные и мультимедийные устройства

Телевизоры, колонки и основные мультимедийные устройства — это лишь некоторые из мультимедийных устройств, которые могут интегрировать искусственный интеллект. Телевизоры с поддержкой искусственного интеллекта могут поддерживать голосовое управление, режим окружающей среды, рекомендации контента, возможности расширенного поиска и технологию обработки изображений для обеспечения лучшего аудиовизуального качества.

В сочетании с системами голосового управления, такими как Google Assistant, телевизор может стать центром управления освещением, температурой или другими подключенными устройствами.

Несмотря на быстрые темпы запуска продуктов и инноваций на рынке бытовой техники, по-прежнему существует множество проблем, которые мешают потребителям приобретать технику, интегрированную с искусственным интеллектом. Поэтому необходимо активно решать проблемы, искать решения и преодолевать их.

(1) . Стоимость бытовой техники

Разработка бытовой техники со встроенным искусственным интеллектом часто обходится дорого, особенно для бытовой техники, требующей высокой точности и оптимальной производительности систем искусственного интеллекта, такой как пылесосы, системы безопасности и холодильники.

Затраты на разработку интеллектуальных устройств на базе искусственного интеллекта включают:

- Затраты на НИОКР, основанные на использовании передовых алгоритмов, экспериментировании и прототипировании;

- Сбор данных, маркировка, проверка, а также обучение и подготовка могут быть дорогостоящими и отнимать много времени;

- Высокая стоимость найма специалистов, обладающих знаниями в области искусственного интеллекта и опытом домашней автоматизации;

- Необходимость обеспечения безопасности оборудования из-за вопросов кибербезопасности также является затратами;

- В отличие от проверенных устаревших устройств, новые устройства искусственного интеллекта должны проходить тщательное и постоянное тестирование;

- Производители должны учитывать правила и сертификаты на разных рынках.

Для потребителей высокая первоначальная стоимость покупки является причиной разочарования многих людей. Например, серия холодильников Samsung Family Hub, оснащенных искусственным интеллектом, стоит более 1800 долларов.

Партнерство со специализированной компанией в области искусственного интеллекта может помочь снизить затраты. Кроме того, с распространением технологий и сокращением производственных затрат ожидается, что затраты на производство и потребление устройств искусственного интеллекта также снизятся.

(2). Сетевая безопасность

С появлением технологии искусственного интеллекта кибербезопасность устройств умного дома сталкивается с угрозами, а связанные с этим области расширяются, и теперь злоумышленники могут напрямую нацеливаться на алгоритмы ИИ и манипулировать ими в злонамеренных целях.

Злоумышленники могут выполнять «атаки вторжения» или заражать модели ИИ с целью манипулирования алгоритмом путем внесения изменений в набор обучающих данных. Это может привести к сбою устройства или прерыванию обслуживания из-за взлома наборов данных.

Устройства на базе искусственного интеллекта собирают огромное количество пользовательских данных и предпочтений, и взломы могут повредить эти данные, что приведет к незаконным действиям, таким как кража личных данных.

Укрепление доверия имеет важное значение для обеспечения применения интеллектуальных устройств. Вредоносное поведение может нанести ущерб репутации бренда производителя, что может повлиять на его внедрение. Кроме того, атаки ботнетов, такие как Mirai IoT, могут нанести широкомасштабный региональный ущерб, как, например, атака на интеллектуальные устройства в США в 2016 году.

Производители должны использовать передовые технологии шифрования, регулярно проверять свои системы, внедрять принципы безопасного проектирования и использовать безопасные API для повышения безопасности.

Пользователям также следует повысить безопасность своей домашней сети, используя простые стратегии, такие как надежные пароли и виртуальные частные сети (VPN).

(3). Отсутствие стандартизации

Из-за текущего отсутствия стандартов в области производства умной бытовой техники большинство предприятий используют разные протоколы и технологии, что приводит к проблемам совместимости, поскольку теперь потребителям приходится определять, какие устройства совместимы.

Фрагментированная экосистема разработки может привести к путанице среди пользователей и означать более высокие затраты на разработку для производителей. Это может привести к задержкам с покупками, поскольку пользователи ждут согласования, чтобы избежать проблем с долговечностью и совместимостью.

(4) . этические и нормативные вопросы

Существует множество этических и нормативных проблем, которые препятствуют внедрению интеллектуальных устройств, включая алгоритмическую предвзятость, конфиденциальность данных и этическое принятие решений. Производители должны обеспечить конфиденциальность, честность, надежность и ответственность, особенно за данные, собранные на их устройствах.

Другие этические проблемы включают конфиденциальность данных, ответственность за проблемы, переводы на работу, надежность и безопасность.

Правительство разрабатывает законы и рекомендации, регулирующие и направляющие использование ИИ. Правила должны быть стандартизированы на национальном уровне, чтобы их можно было быстро принять.

Кроме того, производители должны принять соответствующие правовые стратегии, чтобы гарантировать, что их устройства не нарушают права пользователей. Многие проблемы будут решены по мере развития технологий и принятия правительством необходимых законов.

Искусственный интеллект окажет глубокое влияние на индустрию умного дома как сейчас, так и в будущем. По мере того как предприятия разрабатывают более совершенные нейронные механизмы и микросхемы искусственного интеллекта, появляются более эффективные решения для более эффективного управления питанием и памятью. Более того, благодаря неустанным исследованиям и разработкам потребители могут рассчитывать на более удобные и эффективные устройства.

Например, ожидается, что умные холодильники станут пионером в сокращении пищевых отходов. Исследования показывают, что ежегодно в ЕС выбрасывается около 88 миллионов тонн продуктов питания. Пищевые отходы можно ограничить за счет планирования еды в холодильнике, отслеживания свежести продуктов и рекомендаций по рецептам на основе доступных ингредиентов.

Ожидается, что стиральные и сушильные машины повысят эффективность благодаря звуковому обнаружению аномалий. Исследования в этой области развиваются за счет глубоких нейронных сетей для анализа функциональности устройств. Это поможет разработать технологию моделей прогнозной аналитики, которая поможет пользователям и сервисным группам обнаруживать сбои оборудования на ранней стадии.

Такие компании, как LG и Samsung, разрабатывают встроенные чипы искусственного интеллекта для обработки больших объемов данных в режиме реального времени и улучшения качества обслуживания клиентов. Благодаря исследованиям и разработкам в области науки и техники устройства могут взаимодействовать друг с другом и с оборудованием других марок. Например, AI-чип LG может обрабатывать информацию в режиме реального времени, выявлять изменения в окружающей среде и соответствующим образом корректировать производительность устройства.

Новое поколение голосовых помощников обещает ряд улучшений, включая лучшее понимание сложных инструкций, интерпретацию контекстных сигналов и развитие общего интеллекта. Например, глава подразделения Amazon Alexa планирует оснастить умные колонки возможностями, выходящим за рамки распознавания голоса, а также распознавать мимику и жесты.

Интеграция искусственного интеллекта в бытовую технику может повысить эффективность традиционной бытовой техники. Теперь холодильник может планировать правильное питание, исходя из наличия ингредиентов, предпочтений пользователя и диетических целей, а также предлагать рецепты. Благодаря совместимости интеллектуальные духовки можно предварительно разогревать в зависимости от времени приема пищи, выбранного пользователем.

Бытовая техника со встроенным искусственным интеллектом не только обладает множеством функций. Samsung также заявляет, что ее холодильники и стиральные машины, оснащенные искусственным интеллектом, могут снизить потребление энергии на 70% за счет энергосберегающего режима искусственного интеллекта. Эти устройства изучают повседневную жизнь пользователя, чтобы определить его предпочтения и привычки, обеспечивая им постоянное удобство и персонализацию. Другие положительные эффекты устройств искусственного интеллекта включают повышение безопасности, комфорта и персонализации.

Однако по-прежнему существуют некоторые проблемы, которые препятствуют производству и внедрению оборудования. Основная проблема — стоимость разработки и приобретения. Кроме того, в эпоху, когда кибератаки стали обычным явлением, потребители по-прежнему обеспокоены киберугрозами и проблемами конфиденциальности данных.

Поскольку технология искусственного интеллекта продолжает развиваться, мир с нетерпением ждет появления в будущем более инновационных и разнообразных бытовых приборов с искусственным интеллектом.