Полностью автономный умный напечатанный дом – это реальность?!
Среда обитания
Будущее все невероятнее... хотите дом - пожалуйста, 24 часа и переезжайте. Только за эти считанные часы вам дом не построят, его...напечатают. Но самое необычное – это сочетание инноваций в данном универсальном решении – высокая технологичность, полная автономность, самообучаемость, модульность, автоматизация.
Началом домашней автоматизации стало изобретение в начале 1900-х первых бытовых приборов, которые использовали электричество для выполнения простых задач по приготовлению пищи и домашней уборки: пылесос, тостер и холодильник. В 1984 году американская Ассоциация жилищно-строительных компаний ввела для домов с использованием автоматизации термин «умный дом» (smart house), а в 1999 году студия Disney выпустила фильм Smart House, представивший идею умного дома широкой публике.
Но настоящий прорыв в технологиях умного дома произошел в 2010-х, толчком к которому послужило широкое распространение смартфонов. В сфере умных домашних решений появились сразу несколько прорывных разработок, за которыми последовали сотни новых устройств. Так, компания Nest в 2011 году выпустила термостат со встроенным Wi-Fi датчиком. Это разработка позволяла дистанционно включить охлаждение или отопление в доме прямо через приложение на смартфоне, чтобы владелец коттеджа заблаговременно обеспечил комфортную для себя температуру. Успех прорывной разработки компании Nest привел к тому, что позже она была куплена компанией Google.
Система "умный дом"
"Умный дом" – это не только интеграция всех приборов и коммуникаций в единую интеллектуальную систему контроля и управления коттеджем, а следовательно - энергосбережение, безопасность, личный комфорт. Это механизм, способный самостоятельно распознавать конкретные ситуации и отвечать на них как по предварительно заданному алгоритму, так и способный к самообучению в наиболее продвинутом варианте. Возможности умного дома широки, главное, грамотно ими воспользоваться.
К основным функциям умного дома относятся системы безопасности, управление климатом, управление освещением.
Безопасность обеспечивается комбинацией штатных противопожарной и охранной систем, оснащением видеокамерами, домофоном, собственными датчиками и сенсорами, которые контролируют состояние внутридомового оборудования и срабатывают на предотвращение и устранение коротких замыканий, утечек газа, воды, возгорания.
Климат-контроль настраивает функционирование вентиляции, кондиционеров, радиаторов, теплых полов таким образом, что в каждой из комнат можно задать собственный температурный режим и поддерживать его по умолчанию. Управление оборудованием автоматизировано по расписанию, уровню влажности, данным датчиков присутствия. Сюда же можно отнести управление водонагревателями.
Все источники освещения и дополнительные средства, регулирующие насыщенность света, управляются в умном доме с одного устройства дистанционно. С помощью заранее заданных сценариев ("утро", "вечер", "кинотеатр", "кабинет") светильники объединяются в отдельные рабочие группы. Кроме того, система включает дополнительные функции, такие как мультирум, голосовое управление, режимы “отпуск” (включающий имитацию присутствия хозяев) и “кто пришел”, управление окнами, шторами и жалюзи, кормление домашних животных, полив растений.
Обеспечивают функционирование умного дома – контроллер (центр управления системы), разнообразные датчики (сенсоры) и актуаторы, непосредственно выполняющие команды. Это разнообразные умные розетки, выключатели, клапаны для труб, климат-контроллеры и другая исполнительная автоматика. В современных умных домах контроллер или, как его еще называют, хаб общается с остальными устройствами системы через радиосигналы определенного стандарта, например Z-Wave, ZigBee или Wi-Fi. Но контроллер также имеет и связь с внешним миром через интернет. А управляет технологией интеллектуальная программа, причём её работа адаптируется под конкретный коттедж и предпочтения владельца. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу управление системой «Умный дом» не сложнее работы с приложениями на электронном планшете. Традиционно вся доступная информация о работе данной системы отображается на сенсорном дисплее, расположенном на стене.
Всем этим можно управлять также дистанционно, с любых устройств, и получать любые уведомления о работе систем. Более того, благодаря технологическим достижениям в области голосового управления и искусственного интеллекта, центром управления автоматизированным домом становится не приложение на смартфоне, а голосовой ассистент. Голосовой ассистент уже сейчас присутствует практически во всех популярных смартфонах: на iPhone встроенная Siri, на смартфонах под Android - приложение Google Ассистент.
Искусственный же интеллект должен получить поддержку голосовых команд, научиться «узнавать» людей по информации видеокамер и следить за детской комнатой. При этом должна использоваться система для визуализации данных с использованием виртуальной реальности.
И подобно главному герою кинофильма Her («Она») Спайка Джонса – голосовому помощнику по имени Саманта, которая говорит голосом популярной Скарлетт Йоханссон, Арнольд Шварценеггер уже предложил свою помощь озвучить мужским голосом искусственный интеллект. Почти незаметно фантастические события из трилогии Iron Man про Железного Человека и его виртуального дворецкого Джарвиса – искусственного интеллекта, управляющего домом, становятся реальностью.
В этой связи, пожалуй, самая привлекательная черта новых интеллектуальных систем - способность машин к самообучению. Это может быть использовано самыми различными способами, начиная от анализа зеркалом-советчиком физического состояния кожи обитателей с выдачей персональных подсказок, так и комплексными рекомендацими умных систем по энергосбережению дома. Например, подразделение Vivint Smart Home компании-производителя солнечного оборудования Vivint Solar, предлагает инновационный умный дом с крышей--солнечной панелью и особым программным обеспечением, которое изучает привычки его жильцов в том, что касается траты электричества: кто где какие лампы и приборы включает. Кроме того, с учетом анализа внешней освещенности места, где находится дом, умная система подстраивает работу всех электроприборов под режимы дня его обитателей таким образом, чтобы хватало собранной за день солнечной энергии.
3D-печать в строительстве
Однако, особо экзотичным выглядит сочетание технологий умного дома и возможностей 3D-печати.
3D-принтер — это устройство, использующее принцип послойного создания («выращивания») твёрдого объекта по цифровой 3D-модели. Существуют различные технологии и материалы для объемной печати: от традиционных струйных до биопринтеров, использующих капли, содержащие живые клетки, деление, рост и модификации которых обеспечивает окончательное формирование объекта из живой ткани.
Возможности 3D-печати ограничены только законами физического мира. Она находит применение как при печати домашних мелочей из пластика с помощью ручной печати, так называемой “3D-ручки”, так и полноразмерной скоростной печати прототипов моделей или готовых деталей беспилотников, корпусов экспериментальных автомобилей, радиоэлектроники.
В строительстве разработки в сфере 3D-печати зданий бетоном ведутся с начала 2000-х годов. Первое в мире офисное здание, полностью напечатанное на 3D-принтере в 2016 году, это Office of the Future («Офис будущего») в Дубае. При монтаже здания общей площадью 250 м2 за 17 дней экономия на оплате труда составила около 50%. Большинство 3D-принтеров применяемых в строительстве – это тяжелые и габаритные устройства портального типа. Однако, в 2017 году российский стартап Apis Cor совершил прорыв, напечатав с нуля и всего за одни сутки коттедж нестандартной формы площадью 38 м2, в условиях внешней минусовой температуры зимнего Подмосковья, на принципиально новом строительном 3D-принтере мобильного типа.
В качестве сравнения, для создания постройки в Дубае использовался 3D-принтер габаритами (длина, ширина, высота) 36х12х6 метров, а мобильное устройство имеет компактные габариты 4×1,6×1,5 м. По заверениям компании строительный принтер Apis Cor способен за 24 часа возвести дом площадью до 100 квадратных метров, соответствующий строительным стандартам и способный простоять 175 лет! Для выполнения такого гарантийного срока используется фибробетон - специально разработанная строительная смесь на цементной основе с добавлением специальных армирующих добавок, рецептура и технологическая карта замешивания которой, являются изобретением компании. Другой инновацией создателей мобильного принтера является возможность гибко изменять структуру и форму конструкций, формируя многокамерные структуры стен с различными свойствами, стены криволинейной формы, с острыми и тупыми углами, закруглениями и изгибами любого радиуса. Весь этот умный потенциал применяемых архитектурных решений достигается за счет загруженного в операционную систему 3D-принтера заранее подготовленного программного кода.
Полностью же автономными, умными и самообучающимися домами, созданными с помощью технологий 3D-печати являются дома, которые предлагают в украинской компании PassivDom. Идея пассивного дома – это жилье, которое требует минимума затрат при максимальном использовании энергии. Благодаря ряду инновационных технических решений, а также повышенной энергоэффективности стен, с каркасом из специального углеродного волокна, заполненным полиуретаном, и особых окон-ловушек для ИК-излучения, потребление энергии на отопление уменьшено в 40 раз.
В результате этого, а также за счет умной системы распределения энергии солнечных панелей, выстилающих крышу здания, удается высвободить электроэнергии, достаточной для освещения и работы бытовой техники. По заверениям основателя стартапа Максима Гербута, для отопления дома требуется 800 Вт энергии, то есть не более, чем потребляет бытовой кухонный прибор. А комбинация достаточности экологически чистой солнечной энергии для всех нужд его обитателей, включая климат-контроль (отопление и охлаждение), контроль содержания кислорода, и воды, сгенерированной из влажности воздуха, делает умный дом независимым от инженерных коммуникаций, полностью автономным.
Управление же домом реализуется в ручном или рекомендательном (интеллектуальном) режиме, выбор которого осуществляется пользователем. Например, интеллект дома, не только распознает его хозяев и оценивает их физическое состояние, но и подобно устройству от Vivint Smart Home, самостоятельно принимает решения по энергосбережнению. Каркас напечатанного дома, является более прочным, чем сталь и одновременно очень легким, что обеспечивает мобильность данной конструкции, возможность смены пейзажей за окном. Разработчики проекта PassivDom обещают срок изготовления дома в течении тех же 24 часов, что и Apis Cor.
Похоже такие мобильные дома идеально подходят тем, кто хочет иногда, хотя бы временно, поменять место пребывания, как, например, в отпуске. И не только. Недавно НАСА подвело итоги очередного этапа футуристического конкурса по созданию проектов жилых объектов для будущих колонизаторов Марса. Восемнадцать участников конкурса должны были разработать архитектурные проекты зданий, которые могут быть построены на другой планете при помощи технологий 3D-печати.
Они использовали программное обеспечение для информационного моделирования зданий определенного уровня детализации, с учетом требований по функциональности структур, например должны учитываться толщина стен для герметизации от давления, элементы фильтрации воздуха, нагрева. Места обитания должны иметь по крайней мере 100 квадратных метров пространства, достаточного для жизни четырех человек, по крайней мере в течение года, наряду с местом для техники и с учетом атрибутики, связанной с вероятной жизнью на Марсе. Они должны быть собраны достаточно автономно, по крайней мере для того, чтобы люди могли заселить их, как только совершат посадку. При этом допускается использование как местных материалов, так и деталей от аппаратов, осуществивших доставку 3D-принтера на Марс. Они оценивались по полноте, планировке, жизнеспособности и эстетичности 3D-печати.
Среди пяти самых оригинальных и функциональных работ, выбранных жюри, которые продолжат борьбу на следующем этапе – создания работающего пользовательского 3D-принтера, который сможет создать масштабную модель марсианской среды обитания 1 : 3, оказалась команда Apis Cor. Главный же приз, кошелек для реального марсианского строительства – это сногсшибательные 2 миллиона долларов, поэтому конкуренция будет жесткой. Однако, изобретатель мобильного принтера и основатель компании Apis Cor Никита Чен-юн-тай, дерзко заявляет “когда человечеству перестанет хватать места на Земле, мы готовы быть первыми, кто начнёт строительство на Марсе”.
Читайте также
Подпишись на рассылку
Комментарии (0)