L’area di ricerca di questa tesi è la domotica, ovvero l’automazione della casa (domus); una casa dotata di dispositivi e impianti (agenti domotici) integrati mediante una rete di comunicazione e costituenti un sistema aperto, flessibile e capace di interagire con l’utente in modo diretto ed efficace.

Titolo: Metodologie e tecniche Jini per la progettazione di Agenzie Domotiche
Argomento: realizzazione di un’agenzia domotica per il telecontrollo, il monitoraggio e una gestione “intelligente” degli elettrodomestici della casa
Autori: Alberto Noseda, Luca Zappa
Relatore: Prof. Marco Somalvico
Correlatore: Dott. Francesco Amigoni

Il Professor Somalvico ci ha purtroppo lasciati
prematuramente il 17 Novembre 2002,
lo ricordo con la rassegna stampa
degli articoli in suo onore:
commemorazione

“Home is no longer a location, home is a concept.
I want the feelings of home wherever I am.”
Watts Wacker

L’area di ricerca di questa tesi è la domotica, ovvero l’automazione della casa (domus); una casa dotata di dispositivi e impianti (agenti domotici) integrati mediante una rete di comunicazione e costituenti un sistema aperto, flessibile e capace di interagire con l’utente in modo diretto ed efficace.

L’agenzia domotica sostituisce l’uomo nel regolare la propria domus nella quale egli abita. Metaforicamente si può parlare di un castello nel quale il signore (uomo), che lo abita, non deve preoccuparsi di gestire il castello, poiché tale incombenza è demandata alla servitù (l’agenzia domotica) che è coordinata dal maggiordomo; quest’ultimo tra gli agenti domotici è quello che svolge un’attività di supervisione su tutti gli altri: è tale agente che riceve dal signore i compiti che la casa domotizzata, tramite l’agenzia domotica, dovrà essere in grado di svolgere. In altre parole, l’agenzia domotica si incarica di espletare una serie di funzioni, rispondendo ai bisogni di chi fruisce dello spazio “domus”.

L’automazione domestica (domotica) è quindi quella disciplina che integra le diverse tecnologie e sistemi presenti in una casa, per offrire un più elevato grado di funzionalità e sicurezza. L’agenzia domotica è il sistema di agenti che cooperano tra loro con lo scopo di consegnare all’utente le funzioni di controllo e di gestione dell’ambiente domestico.

Obiettivo del presente lavoro è quello di adattare alle esigenze della casa, e prima ancora di chi vi abita, tutte quelle tecnologiche oggi sono parte indispensabile e integrante della quotidianità di ciascuno.

Bisogna pensare tuttavia al concetto di agenzia domotica, all’interno di un contesto più ampio: l’Ubiquitous Computing. Il termine coniato nel 1988 da Mark Weisser, che immaginava calcolatori embedded collocati nei muri e in qualunque altro oggetto di uso quotidiano.

Oggi con tale termine si intende “l’elaborazione ovunque” dell’uomo, fatta con l’elaboratore portatile e il telefono cellulare (che presto si fonderanno in un unico apparecchio) quando egli si trova in movimento, ma anche da postazioni fisse quali un desktop computer.

Nei prossimi anni, la diffusione delle nanotecnologie e della spintronica (derivata dalla teoria dell’informazione quantistica), porteranno dapprima ad avere elaboratori posti attorno ad una persona, negli abiti (wearable computing), successivamente ad avere nanorobot all’interno del corpo umano, i quali formeranno la cosiddetta agenzia antropica.

Nell’immediato futuro, l’agenzia domotica rappresenta il primo passo verso l’ubiquitous computing e, infatti, quale “territorio personale” dell’uomo moderno, la casa si presta ottimamente a tale scopo. Inoltre l’ubiquitous computing prevede che l’uomo sia in grado di comunicare e interagire quasi istantaneamente con qualunque punto del globo, quindi anche con la propria casa.

Il nostro lavoro è stato quello di costruire un modello di agenzia domotica, e poi un esempio pratico, utilizzando la tecnologia Jini della Sun Microsystems, presentata nel 1999, la quale si basa su Java e su TCP-IP che, utilizzando protocolli di rete, permette di mettere in comunicazione oggetti differenti fra loro (da una lavatrice, ad una stampante fino ad un hard disk) in un unico network, detto collaborativo, in cui ogni elemento non deve essere installato in un sistema centrale, ma dove ognuno mette a disposizione dei servizi, per tutti coloro che ne abbiano necessità.

La nostra agenzia domotica consente di gestire una casa, in tutte quelle funzioni dove una macchina può emulare l’uomo, e di monitorare e controllare i dispositivi, a distanza, e quindi nel complesso la casa, mediante i normali e ormai diffusi mezzi di comunicazione, quali il cellulare, la posta elettronica e il web browser. L’emulazione avviene tramite la realizzazione di un sistema inferenziale che prevede un unico agente supervisore centralizzato. Il motore inferenziale è stato costruito con Jess, un pacchetto software che permette di realizzare sistemi esperti integrabili nell’ambiente Java e quindi anche in Jini.

Esistono, in letteratura e sul mercato, alcuni tentativi di creare una rete domestica con i dispositivi “in qualche modo” controllabili. Inizialmente si sono studiate le onde convogliate su linea elettrica (primi studi nel 1975) utilizzate per accendere e spegnere apparecchi da un sistema centralizzato, in seguito si sono analizzati altri mezzi trasmissivi (linee telefoniche, radiofrequenza, infrarossi) e le loro potenzialità: rete domestica per trasferimento dati, comandi più complessi sui singoli apparecchi, controllo vocale, controllo del consumo elettrico, collegamento diretto ad Internet.

Parallelamente, sul mercato, sono stati introdotti dispositivi “intelligenti”, i quali non sono altro che normali apparecchi, con nuove funzionalità aggiunte: il forno che si collega ad Internet per scaricare le ricette, il frigorifero che segnala quando manca qualcosa, ecc.. Oppure esistono piccoli sistemi integrati, dedicati ad uno scopo singolo, ad esempio il controllo delle luci, o del sistema di allarme complessivo. Solo in questi ultimi due anni, si sta studiando il modo di integrare tutti i sistemi in un unico, con tutte i benefici che questo porta. Tuttavia, al di là di singole realizzazioni ad hoc, non si è visto ancora un sistema che possa integrare, in modo flessibile e dinamico, tutti gli apparecchi, dispositivi e sottosistemi di una casa.

La tecnologia Jini è nata proprio per questo: connettere e far comunicare dispositivi diversi tra loro. Pensata non solo per l’ambito domestico, ma più in generale per una rete di comunicazione globale fra tutti i dispositivi elettronici presenti nella nostra vita di tutti i giorni, la comunità Jini è stata proposta come standard per l’intercomunicazione. Noi ci siamo serviti di questa tecnologia perché l’abbiamo ritenuta un’ottima base di partenza per la costruzione, non semplicemente di un sistema domotico, ma di un’agenzia domotica.

Nell’ambito dell’intelligenza artificiale, l’agenzia rappresenta la cosiddetta macchina della cooperazione, ovvero quella macchina che emula il comportamento di una comunità di uomini che possono cooperare tra loro. La risoluzione di un problema complesso, implica la scomposizione in sottoproblemi più semplici, ognuno dei quali può essere risolto da un membro della società, quindi i risultati parziali sono raccolti per ottenere l’obiettivo primario.

Un’agenzia domotica, in particolare, permette di integrare tra loro tutti i sistemi presenti in una casa, fornendo un servizio che non sarebbe possibile ottenere dai singoli, con una gestione globale della casa. L’architettura informativa prevede un agente supervisore centralizzato, la cui attività inferenziale consiste nel ricevere i risultati delle rilevazioni, tramutati in fatti, dei sensori e di tutti gli altri dispositivi presenti nella casa e nel decidere quali azioni, o attuazioni, è necessario compiere per gestire determinate situazioni. I fatti inseriti nel motore rappresentano un modello dello stato attuale dell’abitazione.

La nostra realizzazione si è occupata in primo luogo, di definire l’architettura della nostra agenzia mediante Jini, di risolvere tutti i problemi relativi alla comunicazione verso l’utilizzatore della casa e di ottenere un sistema semplice nell’uso. La parte sperimentale si è poi occupata di gestire gli allarmi relativi a potenziali pericoli che si possono generare in una casa: fughe di gas, perdite d’acqua, fumo, intrusi e controllo del clima. Inoltre è possibile definire scenari particolari di utilizzo, come tutte le azioni da eseguire all’uscita e al rientro del padrone di casa. Questa parte è stata realizzate tramite l’uso combinato di Jini e di un sistema esperto realizzato in Jess.

In aggiunta è stata realizzata la parte relativa al monitoraggio a distanza e al telecontrollo della domus, tramite i mezzi di comunicazione conosciuti. In qualsiasi momento ci si può collegare alla propria abitazione tramite un web browser, la posta elettronica o il telefono cellulare e nel contempo, avere sotto controllo tutti i dispositivi; inoltre in caso di allarme l’agenzia stessa informa il padrone di casa dell’allarme in corso, in modo che egli possa agire di conseguenza.

La valutazione complessiva del nostro sistema è buona, perché abbiamo ottenuto un sistema flessibile, dinamico, che riesce ad adattarsi alle situazioni e che è in grado di gestire un congruo numero di casi possibili in una casa.

Le possibili direzioni di future ricerche sono volte verso il decentramento delle funzioni di supervisione e decisione, che ora sono accentrate, verso l’aumento della sicurezza per gli accessi di telecontrollo e monitoraggio, verso la possibile interconnessione con altre agenzie: altre agenzie domotiche, agenzie antropiche, e altre tipologie. Un’altra direzione di ricerca è quella di connettere all’agenzia domotica anche dispositivi che possono interagire con essa, ma non ne fanno fisicamente parte, come l’automobile, e quindi aggiungere funzionalità di controllo su essi. Scopo ultimo è quello di avere un’unica agenzia dinamica che serva l’uomo in ogni momento e situazione della propria vita.

Noi siamo solo all’inizio di un viaggio che si prospetta molto lungo e affascinante, speriamo di aver posto delle basi solide con la nostra agenzia domotica.

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