هوش محیطی چیست؟

هوش محیطی (AmI) (Ambient Intelligence) چیست؟

مارک ویزر، مدیر ارشد فناوری مرکز تحقیقات پالو آلتو شرکت زیراکس، در سال 1991 گفت: «عمیق‌ترین فناوری‌ها آن‌هایی هستند که وجودشان غیر بارز می‌شود. آن‌ها خود را در تار و پود زندگی روزمره می‌بافند تا جایی که از آن قابل تشخیص نیستند.» وایزر پیش‌بینی کرد: تلفن‌های همراه و اینترنت مبتنی بر ماهواره نمونه‌هایی از فناوری‌های عمیق نامحسوس هستند.
 
در آینده، هوش محیطی به طور مشابه عمیق و در عین حال ناپیدا خواهد بود. همان طور که موسیقی محیط در پس ‌زمینه پخش می‌شود تا محیط را بهبود بخشد، هوش محیطی نیز در محیط (یا اطراف) کاربر تعبیه شده است. محیط با طیف وسیعی از حسگرها تعبیه شده است که محیط را هوشمند و آماده پاسخ گویی به خواسته ها و نیازهای کاربر می کنند. هوش محیطی، هنگامی که به طور کامل تکامل یابد، پیامدهای عمده ای برای بسیاری از صنایع، از جمله مراقبت از بیمار و زندگی استعانتی خواهد داشت. سالمندان با هوش محیطی استقلال بیشتری به دست خواهند آورد و ارائه دهندگان مراقبت های ویژه به آنها با داده های بلادرنگ در جریان قرار خواهند گرفت.
 
اتصال عالی در خانه های ما به همراه دستگاه های متصل به اینترنت به ما کمک می کند تا داده های رفتاری خود را ترسیم کنیم. ایده این است که حسگرها و محاسبات را به پس ‌زمینه یا محیط منتقل کنیم، در حالی که اقداماتی که کاربر در مورد آنها به کمک نیاز دارد یا اطلاعات مورد نیاز کاربر را می‌توان با استفاده از روباتیک یا رابطی که اطلاعات را نمایش می‌دهد در پیش‌ زمینه قرار داد. هدف هوش محیطی افزایش تجربیات افرادی است که کارهای روزمره و فعالیت های خود را به روش های شهودی ادامه می دهند.
 
تصویر: عکس از Fabian Hurnaus از  Pexels
 

ویژگی های هوش محیطی عبارتند از:

1- حسگرها و دستگاه ها در محیط تعبیه شده اند
 
2- سیستم، به عنوان یک کل عمل می کند، و از زمینه آگاه است
 
3- هر محیط برای فضا و نیازهای کاربر شخصی سازی شده است
 
4- سیستم تطبیقی ​​است و در طول زمان تکامل می یابد
 
5- سیستم دارای قابلیت های پیش بینی است
 
6- هوش در سراسر محیط توزیع می شود (مانند غبار هوشمند)
 

سیستم های هوش محیطی به چهار روش عمل می‌کنند: حس کردن، استدلال، عمل و تعامل.

1- حس کردن: این می تواند سیمی یا بی سیم باشد. سنسورها یا مستقل هستند یا در یک دستگاه (مانند پوشیدنی یا گوشی هوشمند) تعبیه شده اند.
 
2- استدلال: سیستم‌ها به گونه‌ای برنامه ‌ریزی می‌شوند که «استدلال» کنند و عملکردهای کاربر را ارائه دهند مانند:
 
* تشخیص و پیش بینی فعالیت
 
* توانایی تفسیر و شناخت زمینه هر فعالیت
 
* پیشنهاد یک تصمیم یا روش اقدام
 
* ارسال و محاسبات متمرکز در مقابل حس کردن و محاسبات توزیع شده
 
3- عمل: این به طور کلی به تغییر یک ویژگی محیط (مانند خاموش کردن چراغ ها یا باز کردن یک در) اشاره دارد. همچنین می‌تواند به حرکت روبات، مانند جاروبرقی، یا اعلان کاربر، مانند ترغیب کسی برای تصمیم‌گیری اشاره داشته باشد.
 
4- تعامل: میدان های عمل متعددی وجود دارد که از طریق آنها هوش محیطی با کاربران تعامل خواهد داشت. اینها شامل دستگاه‌ها (مانند وب، موبایل یا پوشیدنی)، وسایل خانه (مانند ماشین لباسشویی، یخچال یا پانل‌های دیواری)، و رابط‌های کاربر طبیعی (گفتار، حرکات، لمس، حرکت، حالات چهره، و احساسات) می‌شوند.
 
هوش محیطی تحرک، تغذیه، انرژی و استفاده از منابع، مدیریت زباله و بسیاری از زمینه‌های دیگر را بهبود می‌بخشد. سیستم‌ها در فضاهای کوچک‌تر مانند خانه‌ها یا اتومبیل‌ها شروع می‌شوند و به محل کار، رستوران‌ها، فرودگاه‌ها و ایستگاه‌ها گسترش می‌یابند. در نهایت، آنها در مناطق باز بزرگ‌تر و شهرهای هوشمند تعبیه خواهند شد. بسته به رویکردها و مقررات، آنها برای حفظ حریم خصوصی، امنیت سایبری و کنترل (دولت در مقابل بخش خصوصی)، آنها با سرعت های متفاوت در کشورهای مختلف به تصویب خواهند رسید.
 
با توجه به روندهای فناوری، هوش محیطی در حال تبدیل شدن به واقعیت است. شبکه‌های تلفن همراه سریع‌تر می‌شوند و تأخیر کمتری دارند، تخمین زده می‌شود 50 میلیارد دستگاه هوشمند اکنون آنلاین هستند و ابزارهای پوشیدنی رشد قابل توجهی را تجربه می‌کنند. همه اینها توانمندسازهای کلیدی سیستم های هوش محیطی هستند که قبلاً توضیح داده شد.
 
در حالی که هوش محیطی در حال حاضر در مرحله اولیه است، فناوری های توانمند به سرعت در حال ظهور هستند و به طور تصاعدی در حال رشد هستند. زمانی که هوش محیطی به مرحله بلوغ رسید، می‌توانیم به طور طبیعی با دستگاه‌ها به طور مؤثر ارتباط برقرار کنیم. تعاملات انسان و ماشین به طور بالقوه می تواند بصری تر و کارآمدتر از تعاملات انسان به انسان باشد. رایانه‌ها و دستگاه‌های هوشمند نیز با اختیارات تفویض شده از کاربران انسانی خود، با یکدیگر «مکالمه» خواهند کرد. این می‌تواند «بار شناختی» افراد را کاهش دهد و به آن‌ها اجازه دهد بر روی فعالیت‌هایی که پیچیده‌تر، سرگرم‌کننده‌تر یا معنادارتر هستند تمرکز کنند.
 
در مجموع، هوش محیطی (AmI) عنصری از یک محیط محاسباتی فراگیر است که آن را قادر می‌سازد تا با انسان‌های موجود در آن محیط تعامل داشته باشد و پاسخ مناسبی به آنها بدهد.
 
این ظرفیت توسط دستگاه‌های تعبیه ‌شده نامحسوس در محیط و رابط‌های کاربر طبیعی (NUI) (natural user interfaces) فعال می‌شود، که برخی از خدمات را به ‌طور مستقل در پاسخ به نیازهای درک شده ارائه می‌کند و ورودی کاربر را از طریق صدا، اشاره و سایر روش‌های بدون وقفه می‌پذیرد.
 
نمونه‌های معروف هوش محیطی شامل دستیار گوگل و آمازون الکسا هستند - دستگاه‌هایی که به طور خودکار به صدای افراد پاسخ می‌دهند.
بلاک چین، اینترنت اشیاء و هوش مصنوعی با هم کار می کنند تا دستگاه های هوشمند را تقویت کنند.
هوش محیطی به تقویت دستگاه های اینترنت اشیاء (IoT) و هوش مصنوعی (AI) کمک می کند.
 

هوش محیطی اینترنت اشیاء را تقویت می کند

عناصر ارتباطی AmI همیشه روشن هستند و پذیرای ورودی انسان و سایر متغیرها هستند.
 
علاوه بر تنظیمات خانه و کسب و کار، هوش محیطی همچنین می تواند در یک محیط کاملاً خودکار برای ارزیابی شرایط، تعامل با سایر دستگاه ها، انجام عملکردهای مدیریتی و انتقال داده ها به صورت خارجی مورد استفاده قرار گیرد.
 

برخی از عناصر یک محیط هوش محیطی (AmI)

* جاسازی: رایانه‌ها معمولاً دستگاه‌های مستقلی در محیط نیستند، اما بسیاری از سیستم‌های مصنوعی و ارگانیک دارای قابلیت‌های هوشمند و محاسباتی داخلی هستند. توسعه فعلی اینترنت اشیاء (IoT) که شامل تجهیز تقریباً هر نوع شیء قابل تصور با توانایی محاسباتی و اتصال است، ما را به محاسبات تعبیه شده سوق می دهد.
 
* شفافیت: شفافیت، در چارچوب محاسبات شفاف، در اصل به معنای «نامرئی» بودن است. افراد به طور طبیعی با سیستم های جاسازی شده تعامل دارند - به جای این که مثلاً یک رایانه لوحی را بردارند و یک عبارت جستجو را تایپ کنند، سؤال می پرسند.
 
* آگاهی از زمینه: این جزء توانایی یک سیستم یا جزء سیستم برای جمع آوری اطلاعات در مورد محیط خود در هر زمان معین و انطباق رفتارها بر اساس آن است. محاسبات زمینه‌ای یا متن‌آگاه، از نرم‌افزار و سخت‌افزار برای جمع‌آوری و تحلیل خودکار داده‌ها برای هدایت پاسخ‌ها استفاده می‌کند. سیستم های بالقوه برای جمع آوری و پاسخ داده ها شامل حسگرها، تجزیه و تحلیل احساسات و نرم افزار محاسبات عاطفی است.
 
* یادگیری ماشینی: این ظرفیت این امکان را برای دستگاه‌های موجود در محیط فراهم می‌کند تا از تجربیات بیاموزند، از داده‌های فعلی برون‌یابی کنند و دانش و قابلیت‌های خود را به‌طور مستقل گسترش دهند.
 
* AmI، اینترنت اشیاء، هوش مصنوعی (AI)، روباتیک، فناوری نانو و سایر روندهای در حال توسعه جهان را به حدی متحول می کنند که سناریوی کنونی گاهی اوقات انقلاب صنعتی چهارم نامیده می شود.
 

تکامل (مورد انتظار) محاسبات از 1960 تا 2010

به زبان دیگر، در محاسبات، هوش محیطی (AmI) به محیط های الکترونیکی اطلاق می شود که به حضور افراد حساس و پاسخگو هستند. هوش محیطی، پیش بینی آینده‌ی لوازم الکترونیکی مصرفی، مخابرات و محاسبات بود که در ابتدا در اواخر دهه 1990 توسط الی زلخا و تیمش در Palo Alto Ventures برای بازه زمانی 2010-2020 توسعه یافت. هوش محیطی به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا برای حمایت از افراد در انجام فعالیت‌های زندگی روزمره، وظایف و تشریفات به شیوه‌ای شهودی با استفاده از اطلاعات و هوش پنهان در شبکه‌ای که این دستگاه‌ها را به هم متصل می‌کند، کار کنند (مثلاً: اینترنت اشیاء). همان طور که این دستگاه‌ها کوچک‌تر، متصل‌تر و مدغم‌تر با محیط ما می‌شوند، چارچوب تکنولوژیکی پشت آن‌ها در محیط اطراف ما ناپدید می‌شود تا زمانی که فقط رابط کاربری برای کاربران قابل درک باقی بماند.
 
پارادایم هوش محیطی مبتنی بر محاسبات فراگیر، محاسبات همه جا حاضر، نمایه سازی، آگاهی از زمینه و طراحی تعامل کامپیوتری انسان محور است که با سیستم ها و فناوری هایی مشخص می شود که عبارتند از:
 
* تعبیه شدگی: بسیاری از دستگاه های شبکه ای در محیط ادغام شده اند
* آگاهی از متن: این دستگاه ها می توانند شما و زمینه موقعیتی شما را تشخیص دهند
* شخصی سازی شده: آنها را می توان با نیازهای شما تنظیم کرد
* سازگار: آنها می توانند در پاسخ به شما تغییر کنند
* پیش بینی کننده: آنها می توانند خواسته های شما را بدون میانجیگری آگاهانه پیش بینی کنند
 
یک زمینه معمولی از شرایط هوشمند محیطی، خانه است، اما ممکن است به فضاهای کاری (دفاتر، کار مشترک)، فضاهای عمومی (بر اساس فناوری هایی مانند چراغ های هوشمند خیابان)، و محیط های بیمارستانی نیز گسترش یابد.
 

بررسی اجمالی

هوش محیطی عمدتاً به دلیل ارتباط آن با تجربه کاربر و پیشرفت در فناوری حسگر و شبکه‌های حسگر مورد توجه است. علاقه به تجربه کاربر در اواخر دهه 1990 در نتیجه افزایش حجم و اهمیت محصولات و خدمات دیجیتالی که درک یا استفاده از آنها دشوار بود، اهمیت یافت. در پاسخ، طراحی تجربه کاربری برای ایجاد فناوری‌ها و رسانه‌های جدید پیرامون تجربه شخصی کاربر پدیدار شد. هوش محیطی متأثر از طراحی کاربر محور است که در آن کاربر در مرکز فعالیت طراحی قرار می گیرد و از او خواسته می شود تا از طریق ارزیابی ها و آزمایش های خاص کاربر برای بهبود طراحی یا حتی ایجاد طرح مشترک با طراح (طراحی مشارکتی)، یا با سایر کاربران (توسعه کاربر نهایی)، بازخورد بدهد.
 
هوش محیطی برای موجود شدن، به تعدادی فناوری کلیدی نیاز دارد. این‌ها شامل سخت افزارهای ساده و کاربرپسند مانند کوچک سازی، فناوری نانو و دستگاه های هوشمند و همچنین رابط های کامپیوتری انسان محور (عوامل هوشمند، تعامل چندوجهی، آگاهی از زمینه و غیره) می شود. این سیستم‌ها و دستگاه‌ها از طریق زیرساخت‌های محاسباتی و ارتباطات ثابت موبایل/ثابت که با قابلیت همکاری، شبکه‌های سیمی و بی‌سیم و معماری سرویس‌گرا مشخص می‌شوند، کار می‌کنند.
 
برای پیاده سازی شبکه های دستگاه پویا و توزیع انبوه هوش محیطی که به راحتی قابل کنترل و برنامه ریزی هستند (مثلاً کشف سرویس، پیکربندی خودکار، دستگاه ها و سیستم های قابل برنامه ریزی کاربر نهایی و غیره) این سیستم ها و دستگاه ها همچنین باید قابل اعتماد و ایمن باشند که این ممکن است از طریق نرم افزارهای خودآزمایی و خود تعمیری و فناوری تضمین حریم خصوصی به دست آید.

تاریخچه و اختراع

در سال 1998، هیأت مدیره فیلیپس مجموعه‌ای از ارائه‌ها و کارگاه‌های داخلی را که توسط الی زلخا و برایان اپستین از Palo Alto Ventures  سازماندهی شد، به کار گماشت. زِلخا، همراه با سیمون بیرل، اصطلاح "هوش محیطی" را برای بررسی سناریوهای مختلف ابداع کردند که صنعت الکترونیک مصرفی با حجم بالا در دهه 1990 را که آنها آن را "تجزیه شده با ویژگی ها" توصیف می‌کردند، به صنعتی تبدیل کردند که در آن دستگاه های کاربر پسند تا سال 2020 از اطلاعات، ارتباطات و سرگرمی همه جا حاضر پشتیبانی می کنند. در حین توسعه مفهوم هوش محیطی،Palo Alto Ventures  سخنرانی اصلی را برای Roel Pieper از فیلیپس برای کنفرانس اتاق نشیمن دیجیتال، 1998 فراهم آورد. این گروه شامل الی زلخا، برایان اپستاین، سایمون بیرل، داگ رندال و کلارک دادسورث بود. این برنامه‌ها در طول دهه 1990 به توسعه خود ادامه دادند و در سال 2000، برنامه‌هایی برای ساخت یک تسهیلات امکان‌سنجی و قابلیت استفاده برای هوش محیطی انجام شد. این HomeLab به طور رسمی در 24 آوریل 2002 افتتاح شد. در سال 2005، فیلیپس به اتحاد اکسیژن، یک کنسرسیوم بین المللی از شرکای صنعتی در چارچوب پروژه MIT Oxygen، با هدف توسعه فناوری برای رایانه های قرن 21 پیوست.
 
همراه با توسعه چشم انداز در فیلیپس، تعدادی از ابتکارات موازی شروع به بررسی جزئیات بیشتر هوش محیطی کردند. به دنبال توصیه های گروه مشاوره جامعه اطلاعات و فناوری (ISTAG)( Information Society and Technology Advisory Group)، کمیسیون اروپا از چشم انداز برای راه اندازی چارچوب ششم خود (FP6) در اطلاعات، جامعه و فناوری (IST) با بودجه فرعی 3.7 میلیارد یورو استفاده کرد. کمیسیون اروپا نقش مهمی در توسعه بیشتر چشم انداز AmI ایفا کرد. در نتیجه بسیاری از ابتکارات، چشم انداز AmI مورد توجه قرار گرفت. در چند سال گذشته چندین ابتکار مهم آغاز شده است. انجمن Fraunhofer  فعالیت های مختلفی را در حوزه های مختلف از جمله چند رسانه ای، طراحی میکروسیستم ها و فضاهای تقویت شده آغاز کرد. مؤسسه فناوری ماساچوست یک گروه تحقیقاتی هوش محیطی را در آزمایشگاه رسانه خود راه اندازی کرد. چندین پروژه تحقیقاتی دیگر در کشورهای مختلف مانند ایالات متحده، کانادا، اسپانیا، فرانسه و هلند آغاز شد. از سال 2004، سمپوزیوم اروپایی در زمینه هوش محیطی (EUSAI) (European Symposium on Ambient Intelligence) و بسیاری از کنفرانس های دیگر برگزار شده است که به موضوعات خاصی در AmI می پردازند.
 

نقد

در آن جایی که انتشار اطلاعات در مورد حضور شخصی خارج از کنترل است، بینش هوش محیطی مورد انتقاد قرار می گیرد. هرگونه ویژگی غوطه وری، شخصی، آگاه از زمینه و پیش بینی، نگرانی های اجتماعی، سیاسی و فرهنگی را در مورد از دست دادن حریم خصوصی ایجاد می کند. کاربردهای هوش محیطی لزوماً برای کارکردن نیازی به کاهش حریم خصوصی ندارند.
 
تمرکز قدرت در سازمان‌های بزرگ، وجود جامعه‌ای از هم پاشیده و رو به کاهش حریم خصوصی و محیط‌های فراواقعی که در آن مجازی از واقعی قابل تشخیص نیست، موضوعات اصلی منتقدان هستند. چندین گروه و انجمن تحقیقاتی، در حال بررسی جنبه های اجتماعی-اقتصادی، سیاسی و فرهنگی هوش محیطی هستند.
 

جنبه های اجتماعی و سیاسی

 
گروه مشاوره ای ISTAG پیشنهاد می کند که تحقق ویژگی های زیر، به پذیرش اجتماعی هوش محیطی راه می دهد. هوش محیطی باید
 
* تسهیل کننده تماس انسانی باشد
* باعث جهت گیری جامعه و ارتقاء فرهنگی باشد
* کمک کند به ایجاد دانش و مهارت برای کار، کیفیت بهتر کار، شهروندی و انتخاب مصرف کننده
* القای اعتماد و اطمینان نماید
* با پایداری بلند مدت - شخصی، اجتماعی و محیطی - و با یادگیری مادام العمر سازگار باشد
* در زندگی با افراد عادی آسان و قابل کنترل باشد
 

مدل های کسب و کار

گروه ISTAG نکات ورودی زیر را به چشم انداز تجاری AmI تصدیق می کند:
 
* بازارهای ویژه با ارزش اولیه در کاربردهای صنعتی، تجاری یا عمومی که در آن رابط های پیشرفته برای پشتیبانی از عملکرد انسان در موقعیت های سریع یا حساس مورد نیاز است.
* فرصت‌های راه‌اندازی و فرعی شناسایی نیازهای خدمات بالقوه و کنار هم قرار دادن خدماتی که این نیازهای جدید را برآورده می‌کنند.
* دسترسی بالا-هزینه ورودی کم بر اساس مدل رهبری ضرر به منظور ایجاد صرفه‌جویی در مقیاس (سفارشی‌سازی انبوه).
* اقتصاد توجه مخاطب یا مشتری به عنوان مبنایی برای خدمات «رایگان» کاربر نهایی که توسط تبلیغات یا خدمات یا کالاهای تکمیلی پرداخت می شود.
* خود تأمین - بر اساس اقتصاد شبکه جوامع کاربری بسیار بزرگ که اطلاعات را به عنوان هدیه یا با هزینه تقریباً صفر ارائه می دهند (مانند برنامه های کاربردی شبکه های اجتماعی).
* ترکیبی از مجموعه داده‌های متعدد و متنوع در بستری برای درک و درک رفتار مصرف‌کننده.
 
برای فعال کردن محیط‌های هوش محیطی می‌توان از انواع فناوری‌ها استفاده کرد، مانند: بلوتوث کم انرژی، RFID، کاشت ریزتراشه، حسگرها (حسگر نور محیط (فوتودیکتور)، دماسنج، حسگر مجاورتی و آشکارساز حرکت)، عوامل نرم افزاری، محاسبات مؤثر، نانوتکنولوژی، بیومتریک.
 
منبع: شان ری، آیوی ویگمور، codeburst