Desarrollar sistemas automatizados que rastreen a los ocupantes y se adapten por sí solos a sus preferencias es un importante paso adelante para el futuro de los hogares inteligentes. Por ejemplo, al entrar en una habitación, el sistema podría ajustar la temperatura que prefieres. O, cuando te sientes en el sofá, podría cambiar al instante el televisor a tu canal favorito.
Pero permitir que un sistema doméstico reconozca a los ocupantes mientras se desplazan por la casa es un problema más complejo. Recientemente, se han creado sistemas que localizan a las personas midiendo los reflejos de las señales inalámbricas en sus cuerpos. Sin embargo, estos sistemas no pueden identificar a cada persona. Otros sistemas sí pueden identificar a las personas, pero solo si llevan siempre consigo sus dispositivos móviles. Además, ambos sistemas dependen del rastreo de señales que pueden ser débiles o quedar bloqueadas por diversas estructuras.
Investigadores del MIT han creado un sistema que supone un paso hacia un hogar inteligente totalmente automatizado, pues identifica a los ocupantes incluso cuando no llevan consigo dispositivos móviles. El sistema, llamado Duet, utiliza señales inalámbricas reflejadas para localizar a las personas. También incorpora algoritmos que envían señales a los dispositivos móviles cercanos para predecir la identidad de las personas, basándose en quién utilizó el dispositivo por última vez y en la trayectoria de movimiento que se prevé que sigan. Además, utiliza la lógica para determinar quién es quién, incluso en zonas sin señal.
«Los hogares inteligentes todavía dependen de que se introduzcan datos explícitamente en aplicaciones o de decirle a Alexa que haga algo. Lo ideal sería que respondieran más a lo que hacemos y se adaptaran a nosotros», afirma Deepak Vasisht, estudiante de doctorado del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial (CSAIL) del MIT y autor principal de un artículo que describe el sistema, presentado en la conferencia Ubicomp de la semana pasada. «Si se habilitan en los hogares inteligentes la localización y la identificación, todo esto podría hacerse automáticamente. Tu casa sabe que eres tú quien camina y adónde vas, y puede actualizarse por sí sola».
Los experimentos realizados durante dos semanas en un apartamento de dos dormitorios con cuatro personas y en una oficina con nueve personas demostraron que el sistema puede identificar a las personas con una precisión del 96 % y del 94 %, respectivamente, incluso cuando no llevan sus teléfonos inteligentes o se encuentran en zonas sin señal.
Pero el sistema no es solo una novedad. Duet podría utilizarse para detectar intrusos o impedir que las visitas entren en zonas privadas de la casa. Además, afirma Vasisht, el sistema podría aportar información sobre patrones de comportamiento para aplicaciones sanitarias. Por ejemplo, una persona que sufre depresión puede moverse más o menos, según cómo se sienta un día determinado. La información recopilada con el tiempo podría ser valiosa para el seguimiento y el tratamiento.
«En los estudios del comportamiento, interesa saber cómo se mueven las personas con el tiempo y cómo se comportan», afirma Vasisht. «Todas esas preguntas pueden responderse obteniendo información sobre dónde están las personas y cómo se desplazan».
Los investigadores prevén que el sistema se utilice con el consentimiento explícito de todas las personas que Duet vaya a identificar y rastrear. Si fuera necesario, también podrían desarrollar una aplicación para que los usuarios permitan o revoquen en cualquier momento el acceso de Duet a la información sobre su ubicación, añade Vasisht.
Los coautores del artículo son Dina Katabi, catedrática Andrew y Erna Viterbi de Ingeniería Eléctrica e Informática; el exinvestigador del CSAIL Anubhav Jain, promoción de 2016; y los estudiantes de doctorado del CSAIL Chen-Yu Hsu y Zachary Kabelac.
Seguimiento e identificación
Duet es un sensor inalámbrico instalado en una pared, de aproximadamente 45 centímetros cuadrados. Incorpora un plano de la vivienda con zonas señaladas, como el dormitorio, la cocina, la cama y el sofá del salón. También recopila etiquetas de identificación de los teléfonos de los ocupantes.
El sistema se basa en un sistema de localización basado en dispositivos, creado por Vasisht, Katabi y otros investigadores, que rastrea a las personas con una precisión de decenas de centímetros mediante los reflejos de las señales inalámbricas emitidas por sus dispositivos. Para ello, utiliza un nodo central que calcula cuánto tardan las señales en llegar al dispositivo de una persona y regresar. En los experimentos, el sistema pudo determinar con precisión dónde se encontraban las personas en un apartamento de dos dormitorios y en una cafetería.
Sin embargo, el sistema dependía de que las personas llevaran dispositivos móviles. «Pero al desarrollar [Duet] nos dimos cuenta de que en casa no siempre llevas el teléfono contigo», afirma Vasisht. «La mayoría deja los dispositivos en escritorios o mesas y se mueve por la casa».
Los investigadores combinaron su sistema de localización basado en dispositivos con un sistema de seguimiento que no requiere dispositivos, llamado WiTrack, desarrollado por Katabi y otros investigadores del CSAIL, que localiza a las personas midiendo los reflejos de las señales inalámbricas en sus cuerpos.
Duet localiza un teléfono inteligente y relaciona su movimiento con el de una persona, captado mediante la localización sin dispositivos. Si ambos siguen trayectorias muy correlacionadas, el sistema vincula el dispositivo con esa persona y, por tanto, conoce su identidad.
Para que Duet pueda saber quién es alguien cuando está lejos de su dispositivo, los investigadores diseñaron el sistema para que capte el perfil de potencia de la señal que recibe del teléfono cuando se utiliza. Ese perfil cambia según la orientación de la señal, y ese cambio puede relacionarse con la trayectoria de una persona para identificarla. Por ejemplo, cuando se usa un teléfono y luego se deja, el sistema capta el perfil de potencia inicial. Después estima cómo sería ese perfil si la persona que se desplaza cerca siguiera llevándolo consigo por una trayectoria determinada. Cuanto más se correlacione el perfil de potencia cambiante con la trayectoria de la persona en movimiento, más probable será que esa persona sea la propietaria del teléfono.
Razonamiento lógico
Un último problema es que estructuras como los azulejos del baño, las pantallas de televisión, los espejos y distintos equipos metálicos pueden bloquear las señales.
Para compensarlo, los investigadores incorporaron algoritmos probabilísticos que aplican el razonamiento lógico a la localización. Para ello, diseñaron el sistema para que reconociera los límites de entrada y salida de espacios específicos de la casa, como las puertas de cada habitación, el espacio junto a la cama y el lateral del sofá. En cualquier momento, el sistema determina la identidad más probable de cada persona en cada límite. Luego deduce quién es quién por eliminación.
Supongamos que en un apartamento viven dos personas: Alisha y Betsy. Duet detecta que Alisha y Betsy entran en el salón al relacionar el movimiento de sus teléfonos inteligentes con sus trayectorias. Luego dejan sus teléfonos cargando en una mesita de centro cercana: Betsy va al dormitorio a echarse una siesta y Alisha se queda en el sofá viendo la televisión. Duet deduce que Betsy ha entrado en el espacio de la cama y no ha salido, así que debe de estar en ella. Al cabo de un rato, Alisha y Betsy se dirigen, por ejemplo, a la cocina y la señal se pierde. Duet deduce que hay dos personas en la cocina, pero desconoce sus identidades. Sin embargo, cuando Betsy vuelve al salón y recoge su teléfono, el sistema vuelve a etiquetar automáticamente a esa persona como Betsy. Por eliminación, la otra persona que sigue en la cocina es Alisha.
«En las casas hay puntos ciegos donde los sistemas no funcionan. Pero, como se dispone de un marco lógico, se pueden hacer estas deducciones», afirma Vasisht.
«Duet adopta un enfoque inteligente: combina la ubicación de distintos dispositivos y la vincula con las personas, y aprovecha técnicas de localización sin dispositivos para localizar a las personas», afirma Ranveer Chandra, investigador principal de Microsoft, que no participó en el trabajo. «Determinar con precisión la ubicación de todos los residentes de una casa puede mejorar considerablemente su experiencia en el hogar. […] El asistente doméstico puede personalizar sus respuestas según quiénes estén a su alrededor; la temperatura puede controlarse automáticamente en función de las preferencias personales, lo que permite ahorrar energía. Los futuros robots domésticos podrían ser más inteligentes si supieran quién está en cada lugar de la casa. El potencial es ilimitado».
A continuación, los investigadores pretenden llevar a cabo implementaciones de Duet a largo plazo en más espacios y ofrecer servicios analíticos de alto nivel para aplicaciones como la monitorización de la salud y los hogares inteligentes adaptativos.
