"Умный дом": не только автоматизация, но и контроль здоровья

Сегодня во многом благодаря технологиям Интернета вещей (Internet of Things, IoT), гаджеты стали умнее, используя сенсоры разного рода, данные и облачные вычисления, чтобы, например, установить идеальную температуру или приготовить пищу именно так, как нужно. Такие устройства, как Amazon Echo или Google Home, с их голосовыми технологиями стали де-факто центром новых автономных систем.

Лидеры этого рынка, такие как Google, считают, что "умный дом" может быть больше, чем просто набор высокотехнологичных штучек. С 2009 года поисковый гигант подал около 40 заявок на патенты, относящихся к сфере цифрового здравоохранения. Многие изобретения, поданные Google, а также такими ее конкурентами, как Microsoft, Amazon и Apple, ориентированы на носимые устройства и мобильные приложения для сбора данных с целью изучения состояния здоровья и даже постановки диагноза. Сюда же относятся разработки, относящиеся к сфере, где пересекаются технологии "умного дома" и цифрового здравоохранения, например, системы "умного" мониторинга здоровья в домашних условиях.

Одно из последних изобретений Google представляет собой оптический датчик, который контролирует состояние сердечно-сосудистой системы. Это устройство, которое может быть встроено во что-то вроде зеркала в ванной комнате, работает, отслеживая динамику кровотока в организме. Например, изменение цвета кожи может указывать на проблему, которая способна инициировать дополнительный мониторинг с помощью других сенсоров или носимых устройств. В патентном описании этой технологии отмечается, что наблюдение на дому дало бы более полную картину здоровья сердечно-сосудистой системы, чем "кратковременный осмотр, сделанный в больнице или кабинете врача".

Современный дом постепенно преобразуется из места, где мы живем, о котором мы заботимся, в место, которое само заботится о нас. Например, если у вас жар, то температура и поток воздуха могут автоматически регулироваться. Если ваше сердце неспокойно, музыка в комнате может перестроиться на медитативный лад.

Многие специалисты считают, что самый быстрый способ сократить расходы на здравоохранение - это уменьшить количество больных людей. Способ уменьшения количества больных - это выявлять ранние признаки заболеваний, когда лекарство и лечение относительно простые. Сегодня ряд компаний разрабатывают новые технологии, которые призваны не только упростить нашу жизнь, но и сделать ее более здоровой. Это фирмы, которые работают в области систем "умного дома", и организации, относящиеся к отрасли цифровой медицины. Причем эти сектора экономики показывают тенденцию к интеграции, по мере того как разрабатываются новые единые технологические стандарты, в создании которых принимают участие практически все крупнейшие игроки технологического рынка.

IoT-стартапы

Последнее поколение устройств, относящихся к сфере IoT и предназначенных для контроля здоровья в домашних условиях, настолько просты в использовании, что ими может пользоваться практически любой человек.

Например, китайская компания Sleepace разработала интеллектуальное решение для сна, получившее название DreamLife, использующее достаточно простые сенсоры, закрепляемые на кровати, подушке и матрасе для мониторинга времени сна, сердечного ритма, частоты дыхания, движения тела и циклов сна. Работающее в рамках системы приложение анализирует данные, чтобы в дальнейшем предоставить руководство по достижению наилучшего сна. Американская компания Eight также предлагает "умную" кровать, которая отслеживает более дюжины факторов, влияющих на структуру сна, а также на обстановку в спальне, чтобы помочь получить идеальный ночной сон. Она может общаться с другими устройствами "умного дома" для регулирования температуры и освещения.

Компания Awair из Сан-Франциско изобрела "умное" домашнее устройство, которое облегчает дыхание, контролируя качество воздуха. Устройство отслеживает содержание в воздухе химических веществ и пыли, температуру, влажность и уровень углекислого газа, чтобы получить показатель качества воздуха. Оно предоставляет рекомендации по улучшению воздуха и отслеживает изменения его качества во времени. Он даже работает с другими "умными" домашними устройствами, такими как термостат, для внесения изменений с целью улучшения воздушной среды в доме.

Хотя некоторые из этих "умных" бытовых приборов предназначены для общего пользования, многие из них ориентированы на пожилых людей, чтобы помочь им сохранить свою независимость. Такие устройства варьируются от датчиков на плите, например, как у компании Inirv, которые автоматически обнаруживают, когда она была оставлена без присмотра, до интеллектуального диспенсера таблеток, который предупреждает лиц, ухаживающих за больными, если лекарства были приняты.

Еще один тренд в современных разработках систем "умного дома", помогающих поддерживать здоровье для пожилых людей - использование роботов-помощников на базе голосовых технологий, которые сегодня уже делают все, начиная от проведения игр для проверки памяти и заканчивая предоставлением напоминаний для приема лекарств. Такие системы становятся все умнее и умнее. Они могут разговаривать с людьми на естественном языке, они даже научились понимать и выражать эмоции.

Например, японским Национальным институтом передовых промышленных наук и технологий разработан робот-компаньон в виде тюленя, получившего имя PARO, который способен на многое. У него есть пять видов сенсоров, которые он использует для восприятия окружающей среды - это тактильные и световые датчики, микрофон, сенсоры температуры и положения. Датчик положения, например, предупреждает PARO о том, что его держат в руках. Этот робот был даже предметом научных исследований для определения его эффективности для различных видов терапии, включая исследование 2016 года, которое показало, что PARO может уменьшить стресс и беспокойство у пациентов со слабоумием.

Похожую систему делает небольшой японский стартап Yukai Engineering. Это роботизированная подушка Qoobo с хвостом, используемая в качестве терапевтического устройства. Эта "подушка" предназначена для создания ощущения комфорта у пользователей.  Когда ее ласкают, она мягко размахивает хвостом. Когда ее почесывают, она игриво раскачивается. Это устройство время от времени виляет хвостом, чтобы просто поздороваться. Возможно, проще завести кошку, которая может делать примерно то же самое, но она не такая покладистая и у нее всегда есть собственные планы на проведение времени, да и аллергикам она не очень подходит.

Платформа "умного дома" для контроля здоровья

Специалисты из Advanced Sensing, Computation and Control Lab при университете Оклахомы (США) разрабатывает облачную платформу "умного дома" для медицинского мониторинга, которая включает в себя датчики окружающей среды, носимые устройства и роботизированного "помощника". В недавней статье, опубликованной в журнале Future Generation Computer Systems, рассказывается о том, как будет работать такая система.

Умная одежда с текстильными электродами для ЭКГ и сенсорный ремень для контроля дыхания - это примеры носимых устройств, которые вместе с микрофоном используются пациентом в прототипе системы - макете "умного дома". Сенсоры окружающей среды включают в себя сеть инфракрасных датчиков и массив термопар Grid-EYE в потолке квартиры. Последние могут быть использованы для теплового слежения. Робот-помощник служит как спутником пользователя системы, так и многофункциональным сенсорным устройством.

Подобные эксперименты создания сенсорной домашней среды проводятся, по крайней мере, с начала XXI века, но разработка специалистов университета Оклахомы - одна из немногих, которая объединяет все элементы в одну платформу. Например, микрофонный датчик работает совместно с некоторыми сенсорами окружающей среды, например, датчиками движения, установленными в потолке. При этом данные собирают постоянно и с большой частотой, и эти данные могут быть проанализированы алгоритмами искусственного интеллекта в облаке.

Система может, например, определить, обезвожен ли пользователь. Роботизированный помощник при этом может подсказать пользователю, чтобы он выпил больше воды. Платформа также может определить, упал ли человек, и позвать на помощь. Исследователи работают над тем, чтобы сделать платформу "умного дома" чувствительной к проблемам психического здоровья, анализируя жизненные показатели, выражение лица и изменения тона голоса человека.

Система способна определить, находится ли человек в плохом настроении или в депрессии, и затем робот может сделать что-нибудь, чтобы отвлечь его от этого состояния.

Правда, по словам разработчиков, они сталкиваются с рядом проблем, особенно когда дело касается пожилых людей, которые могут страдать от когнитивных, а также физических проблем. Например, они могут плохо слышать, а когда они говорят, их голос может быть слабым, и сенсоры не могут эффективно отслеживать такие сигналы.

Есть также традиционные проблемы, связанные с неприкосновенностью частной жизни и безопасностью данных, но эти проблемы, по словам представителей университета, уже скоро будут решены.

Обзор подготовлен по материалам MobiHealth News, Nanolyze, Google, Singularity Hub, Predicting Future, Future Generation Computer Systems.