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

1、智能家居(Smart Home)(或者廣泛稱為智慧家居Intelligent Home)是一個很大的新領域，包含人機交互，人工智能和網(wǎng)絡交互等，目的是通過網(wǎng)路互聯(lián)起家居并且使設備自動化從而實現(xiàn)交互式智能的功能和服務，并且使使用者可以以更有效的交互式控制家居，來達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80年代早期，其最簡單和直接的定義是:“通過家庭網(wǎng)絡整合科技和服務，而實現(xiàn)到更高質量的居住環(huán)境”。智能家居有很多分支，但是

2、我們可以說其主干內(nèi)容是:自動化，能源控制和節(jié)約，信息，通信，安保和娛樂;智能家居概念同時也關注如何將其主干內(nèi)容應用到一個單一的網(wǎng)絡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)絡設計的研究者做了一些修改后更多的功能已經(jīng)被應用。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已有的功能，所以智能家居領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

3、構的構建需要硬件與軟件并行發(fā)展，前進的進程需要更多的功能性和更少的缺陷。
　　目前有一個智能家居模型的問題出現(xiàn)并且成為對開發(fā)者的新挑戰(zhàn)，這個問題是:如何針對老年人和有特殊需要的人群開發(fā)一種特殊的智能家居模型？這個巨大挑戰(zhàn)的出現(xiàn)是因為有不斷增加的特殊選擇和功能被需要，同時也有更多的交互和智能模型被需要而達成一個主要的目標，給這些人提供獨立的生活。給老年人提供的智能家居模型需要專業(yè)的建筑，電氣和電子工程是顯而易見的，并且更多的與健康相

4、關的應用需要社會科學和醫(yī)學的專業(yè)人員參與。
　　有兩個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)來適應身體受限或者特殊需求的人群。
　　2)獨特的科技創(chuàng)新:這意味著應用新的一整套科技給使用者提供獨立的生活。我們的研究同時也關注應用這些特殊科技的途徑。
　　盡管一般對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)別應該被關注，任何自動化科技應用在

5、家居中都可能是智能家居，但是不意味他是智慧家居，因為交互智能在家居中的應用比僅僅使用自動化設備更加復雜，但是我們這里可能提到的智慧家居的最簡單直接的定義是:應用傳感器在網(wǎng)絡中連接主要系統(tǒng)，并且用可以運行收取的信號和數(shù)據(jù)的軟件控制而產(chǎn)生智能的功能。
　　對于普通用戶的智能家居模型趨向于使家庭應用自動化作為第一要務，同時趨向于為用戶提供娛樂和幸福感。但是針對老年用戶開發(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、加關注健康護理和用戶安全，并且提供良好的在家和外部急救機構之間的對外傳輸功能，以防備用戶面對的任何問題。
　　普通用戶和老年用戶之間的另一個不同是他們使用現(xiàn)代科技的能力，我們猜測普通用戶在我們提供指導后可以使用復雜的應用與模型系統(tǒng)交流，但是對于老年人則不這么簡單，因此我們不得不為老年人簡化現(xiàn)有的模型，使其更容易的與用戶交流。家居模型應該是可擴展而適應任何類型的家居和任何數(shù)量的應用或者額外功能，并且應該盡可能可靠，避免長時間緩沖與錯

7、誤。
　　因此，我可以將上述進行總結，并且將需要解答的問題定義為:
　　什么是為老年人設計的智能家居的優(yōu)先次序和功能？
　　如何制定可以達到上述優(yōu)先次序和功能的方法模型？
　　什么是可以應用到這些問題上的適宜電腦技術？
　　已有的相關工作如何解決這些問題并且什么是新的挑戰(zhàn)？
　　我們的方法如何解決這些問題并且如何評估他面對的挑戰(zhàn)。
　　這個研究的主要動機是:
　　1-未來電腦科技和硬件設備

8、廣闊的發(fā)展領域。
　　2-未來快速增長的人口老齡化問題需要智能家居的解決方案。
　　對于發(fā)展領域，我們注意到針對老年人的智能家居涉及很多領域，雖然這個概念與醫(yī)學工程，健康護理和社會科學相關，但是計算機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的所有領域顯著的快速發(fā)展，現(xiàn)在大多數(shù)的計算機科技普遍基于協(xié)同工作而不是過去的單獨工作，無線傳感器網(wǎng)絡，人機交互，人工智能相互連接而為共同的目標服務。在我們的研究中，我們選擇

9、多智能體系統(tǒng)，一個被認為不僅為智能家居服務的通用平臺，他在被稱為“應用計算機在任何地方”的一個巨大的課題中應用，例如周邊智能，物聯(lián)網(wǎng)和普適計算，從而通向一個新的針對老年人的新的智能家居模型。
　　針對人口老齡化:在我們做了對于未來老齡率的研究后，我們發(fā)現(xiàn)增長速度比從前更快，并且還在持續(xù)增加[3]，所以現(xiàn)在和未來比從前更加需要智能家居和新的科技解決方法。在相關的調查和問卷中，我們發(fā)現(xiàn)大多老年人更喜歡獨自居住，而不是住在健康護理中心或

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，我們可以說在老年人和科技間的信任比從前更強了，他們愿意學習如何使用科技而幫助他們獨自生活。
　　在這個研究中，我們提出了一個關于智能家居的研究，作為對電氣用具，應用程序，功能，科技和相關方法的審視，我們研究從前和近期智能家居的架構以跟上這個概念的發(fā)展，并且我們關注針對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)作為針對老年人的智能家

11、居的技術，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)勢及缺點和連接主體的通信類型，我們表述了建造我們提議的模型所面臨的挑戰(zhàn)，評估了這些挑戰(zhàn)，并且吸取了其他方法特征的優(yōu)勢。
　　我們表述了問題并且定義了老年人的需求而通過提出的模型予以解決。我們選擇基于主體的技術而提出一個針對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作的多主體層次提出，他的結構基于位置，意味著每個房間具有獨自的主體，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行以達到總的性能。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)生安全和安保相關的優(yōu)先問題上反應，中央主體同時與用戶主體交流而允許用戶與系統(tǒng)進行交互而幫助主體決定什么需要動作，這個模型通過居所外的外部主體警報給予用戶的安全和安保問題優(yōu)先權，我們提出的模型滿足我們對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):可擴展性和可靠性，我們將這兩個挑戰(zhàn)應用于我們的模型以制定解決方案并且評估模型。對于可擴展性我們討論: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，改進針對于模型中主體數(shù)量可擴展性能，我們通過在同一可擴展環(huán)境中測試可擴展主體數(shù)量（100-5000主體）時間和記憶消耗評估模型的可擴展性能，我們的結果證明模型的可擴展性能良好。
　　在可靠性挑戰(zhàn)中我們討論:拒絕請求，檢查失敗的主體和復制主體，我們的模