Интересные передовые продукты получаются на стыке новых технологий. Например, контроль здоровья и безопасности одиноких пожилых людей на основе IoT и DeepLearning. Разработать подобный проект начального уровня сегодня по силам даже команде школьников или студентов в рамках программ Кванториум/JuniorSkills.

В целом идея проекта очень проста. Пожилым людям присуще поведение по шаблону. Изо дня в день пожилой человек выполняет одни и те же базовые действия. Он просыпается приблизительно в одно и то же время, умывается, принимает лекарства, готовит завтрак, включает телевизор и так далее. Эта последовательность действий называется шаблоном или паттерном (pattern) поведения. Любое серьезное отклонение от поведенческого шаблона легко отслеживается даже простыми статистическими алгоритмами и вызывает срабатывание системы оповещения.

Как отслеживать поведение пожилого человека?

Пожилые люди не хотят носить на себе электронные приборы. Все электронные устройства требуют регулярной подзарядки или замены источников питания, а пожилые люди часто страдают потерей памяти. Они постоянно будут забывать надеть или зарядить устройство, даже если согласятся его использовать.

Перечень общепринятых носимых устройств невелик и давно известен. Это слуховые аппараты, инсулиновые помпы, контроллеры сердечного ритма и иногда регистраторы артериального давления и пульса, которые по предписанию врача надевают на два-три дня. Любое новое и непривычное устройство вызовет неприязнь пожилого человека. Представьте, что вам надо постоянно носить всего лишь датчик пульса на пальце. Вряд ли это будет комфортно в быту даже для молодого человека.

К счастью, проблема легко решается за счет использования уже привычных датчиков и приборов «умного дома»:

• Умный электросчетчик – отслеживает потребление электроэнергии и позволяет легко выявить включение электроплиты.
• Умные розетки с датчиком тока – отслеживают включение телевизора, чайника и прочих бытовых устройств.
• Умные выключатели – отслеживают включение и выключение света в помещениях.
• Умные водосчетчики – отслеживают потребление воды.
• Датчики движения и открывания дверей охранной сигнализации – отслеживают движение в комнатах и открывание входных дверей.

Даже этих обычных устройств, которыми оснащается все больше современных домов, вполне достаточно для наблюдения за поведением. К ним можно добавить и некоторые специальные устройства, которые разработчики пытаются ввести в быт пожилых людей:

• Умные флаконы для таблеток.
• Умный пояс, определяющий положение тела и частоту дыхания.
• Тревожная кнопка-брелок.

Как работает обучение системы?

При начальной настройке системы слежения в нее заносят перечень датчиков, ориентировочные значения измеряемых параметров и времени срабатывания. Затем некоторое время (около месяца) система находится в режиме обучения, когда пожилой человек живет обычной жизнью, а система накапливает статистику измерений и уточняет допустимый разброс параметров. Чем больше данных накоплено, тем точнее и надежнее работает система. В нашем случае мы не можем говорить о «больших данных», но принцип обучения системы весьма похож на глубокое обучение на массиве данных.

Особенности определения тревожной ситуации

Главное достоинство нашей обучаемой системы состоит в том, что она отслеживает не отдельные факторы, а их сочетание. И вдобавок подвергает это сочетание факторов анализу. Например, если человек ночью включил свет в комнате, и туалете, а затем включил воду – очевидно, он просто захотел сходить в туалет, и время действия не имеет значения. Но если человек ночью включил свет, не пошел в туалет, а вместо этого вскрыл умный флакон с таблетками в неурочное время, система должна перейти в режим предварительной тревоги. Если затем человек замер без движения на длительное время, система должна передать сигнал тревоги на пульт «скорой помощи» и сообщить об этом родственникам или ответственному наблюдателю.

Режим предварительной тревоги нужен для того, чтобы избежать ложных вызовов экстренных служб. В этом режиме система подает пожилому человеку ненавязчивый сигнал предупреждения. Например, начинает мигать красная лампочка у изголовья кровати. Человек может отменить тревогу нажатием кнопки на брелке или прикроватной тумбочке. Если тревогу не отменить в течение заданного времени, система перейдет в режим активной тревоги.

Канал передачи сигнала тревоги

Передача сигналов тревоги через каналы сотовых операторов по-прежнему остается вне конкуренции. Даже сегодня далеко не каждая квартира или дом оснащены надежным подключением к сети Интернет, особенно в сельской местности.  Проводная или оптическая линия связи может выйти из строя в результате аварии или стихийного бедствия. В этом отношении сотовая связь работает намного надежнее. Даже в случае масштабных аварий и отключений операторы быстро разворачивают передвижные станции сотовой связи. Для использования в системе мониторинга социальные службы могут выдавать специальные сим-карты, которые оплачиваются из фонда социальной защиты и пригодны только для передачи данных на пульт диспетчера экстренных служб.

Стандартные шаблоны поведения и строение системы

На первый взгляд может показаться, что шаблоны поведения бесконечно разнообразны, как и люди. Но это не так. Чем старше человек, и чем больше ограничена его мобильность, тем сильнее ограничено и его поведение. Использование стандартного комплекта оборудования умного дома упрощает “интеллектуальную” часть и позволяет обойтись небольшим набором исходных шаблонов. С другой стороны, использование мощной самообучаемой программной части значительно повышает гибкость системы и позволяет отвязать ее от стандартного набора датчиков. Оба подхода разумны и достойны реализации, потому что охватывают разные сегменты потребительского рынка.