• Thứ Tư, 29/10/2014 16:05 (GMT+7)

    Hiện thực hóa nhà thông minh

    Phan Châu
    (PCWorldVN) Nhà thông minh là khái niệm đã có từ khá lâu, nay đang hứa hẹn sẽ nổi lên thành xu hướng chủ đạo, khi thế giới sắp sửa tiến vào kỷ nguyên Internet of Things, kết nối mọi thứ.

    Các nhà sản xuất điện tử tiêu dùng đang đua nhau tung ra các dòng sản phẩm điện gia dụng với hy vọng nhà thông minh cuối cùng cũng trở thành nhu cầu chính yếu. Mục tiêu của việc tích hợp công nghệ mới vào các vật dụng trong nhà là nhằm giúp người dùng tối ưu hóa những tính năng vốn có của chúng, tiện thao tác và đem lại hiệu quả cao trong sử dụng. Các vật dụng chẳng những có khả năng hòa chung vào mạng thông minh gia đình để tự động hóa ngôi nhà mà còn cho phép bạn giám sát và điều khiển mọi thứ từ xa qua mạng Internet.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

    Nhờ sự phổ biến của smartphone và máy tính bảng, cùng với ứng dụng cho nhà thông minh ngày càng nhiều, xu hướng này có vẻ sắp thịnh hành. Tất nhiên chúng ta chưa thể mơ những ngôi nhà thông minh cao cấp như của Bill Gates sẽ trở nên phổ biến nay mai, nhưng với công nghệ hiện nay, việc tự động hóa từng phần hay toàn bộ ngôi nhà giúp nâng cao chất lượng cuộc sống của con người không phải là một cái gì đó viển vông.

    Thị trường nhà thông minh được kỳ vọng sẽ phát triển nhanh trong thời gian tới. Công ty nghiên cứu Berg Insight (Thụy Điển) dự báo qui mô thị trường có thể đạt 9,5 tỷ USD vào năm 2015. Xu hướng này sẽ bùng nổ vào năm 2017 với qui mô lên tới 44 tỷ USD, theo hiệp hội di động GSMA.

    Thế nào là nhà thông minh

    Lâu nay, khi bạn vắng nhà, thỉnh thoảng vẫn gợn lên trong tâm trí một vài nghi vấn. Không biết mình đã tắt bếp nấu nước sôi chưa? Máy lạnh trong phòng đã tắt chưa? Bọn trẻ ở nhà đang học bài hay xem tivi?...

    Với một ngôi nhà thông minh, bạn sẽ không còn phải lăn tăn lo nghĩ. Chỉ cần liếc mắt qua màn hình của chiếc smartphone luôn bên mình là bạn nhanh chóng nắm bắt đầy đủ tình hình ở nhà, dễ dàng giao tiếp và điều khiển các vật dụng nhờ tất cả cùng được kết nối chung vào một hệ thống nhà thông minh và nối với Internet. Hơn nữa, còn có thể tự động hóa các hoạt động trong nhà (nên trước đây thường gọi là nhà tự động) theo ngữ cảnh được lập trình trước, từ ánh sáng, nhiệt độ, an ninh bảo vệ, cho đến các hệ thống giải trí. Trong nhà thông minh, nhiều vật dụng có thể tương tác ăn ý với nhau để nâng cao mức tự động hóa của ngôi nhà.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

    Ví dụ về nhà thông minh đơn giản như: đèn phòng khách bật sáng khi bạn mở cửa bước vào nhà; khi bạn rời nhà các thiết bị điện như máy lạnh, quạt, đèn, tivi sẽ tự động tắt. Tất nhiên một ngôi nhà thông minh bao gồm nhiều hệ thống phức tạp hơn, nhưng tất cả đều hoạt động thông qua nguyên tắc khá đơn giản, gồm các bộ thu nhận và phát tín hiệu. Các thiết bị điện gia dụng, hay đồ vật được nối với thiết bị điều khiển sử dụng điện năng, được trang bị các bộ thu. Những bộ thu này sẽ kích hoạt chuyển trạng thái thiết bị khi nhận được tín hiệu lệnh truyền đến từ bộ phát tích hợp trong một thiết bị điều khiển như công tắc hay một chiếc remote, cũng có thể là từ ứng dụng chạy trên máy tính bảng hay smartphone, thậm chí lệnh phát bằng cả giọng nói. Phương thức truyền tín hiệu có thể bằng dây dẫn hoặc không dây. 

    Công nghệ nền tảng

    Nhà tự động đã có một lịch sử lâu dài và trắc trở. Những năm qua đã xuất hiện nhiều xu hướng công nghệ ban đầu tỏ ra hứa hẹn nhưng rồi nhanh chóng bị quên lãng. Tuy vậy, đã có công ty đạt được những thành công nhất định.

    Vào năm 1975, bắt đầu xuất hiện nhiều sản phẩm cho nhà thông minh, khi một công ty ở Scotland phát triển công nghệ X10 cho phép các sản phẩm tương thích nói chuyện với nhau qua các đường dây điện sẵn có trong nhà. Mọi vật dụng và thiết bị đều là những bộ thu nhận lệnh từ những bộ phát là bảng điều khiển hay chiếc remote. Chẳng hạn, muốn tắt đèn trong một phòng khác, bạn chỉ việc nhấn remote và lệnh điều khiển phát đi tín hiệu mã hóa bao gồm các thông tin: đăng ký lệnh với hệ thống, số định danh (duy nhất) thiết bị nhận lệnh và mã lệnh (chẳng hạn trong trường hợp này là “tắt”). Quá trình diễn ra không đầy 1 giây. Ưu thế rõ rệt của X10 là chi phí đầu tư thấp, không phải lập mạng riêng cho vật dụng gia đình.

    Nhưng X10 gặp một số hạn chế trong thực tế. Tín hiệu truyền qua mạng dây điện trong nhà không phải lúc nào cũng đảm bảo độ tin cậy do nhiễu bởi dòng điện và các thiết bị khác. Tín hiệu điều khiển bị nhiễu có thể khiến thiết bị X10 không nhận được lệnh hoặc hiểu sai, kiểu như nhầm tắt đèn thành đóng cửa. Giải pháp được đưa ra là bổ sung các thiết bị lọc nhiễu, nhưng không giải quyết vấn đề triệt để, vả lại còn làm tăng chi phí đầu tư. X10 còn được phát triển để hỗ trợ cả giao tiếp không dây qua sóng radio, nhưng vẫn thiếu mã hóa như khi truyền qua dây điện, và mỗi mạng X10 chỉ quản lý được 256 thiết bị.

    Để tránh nhược điểm của X10, nhiều công nghệ khác cho nhà thông minh được phát triển dựa trên mạng riêng, có dây hoặc không dây. Những năm gần đây, cùng với xu hướng sử dụng smartphone và máy tính bảng, những công nghệ sử dụng sóng radio để truyền tín hiệu trở nên phổ biến. Trong đó, có hai công nghệ tỏ ra nổi trội với nhiều hứa hẹn là ZigBee và Z-Wave. Cả hai công nghệ này đều là công nghệ mạng không dây kiểu mắt lưới (Wireless Mesh Network), nghĩa là tín hiệu truyền tới đích qua nhiều tuyến đường.

    Z-Wave sử dụng thuật toán định tuyến nguồn (Source Routing Algorithm) để xác định tuyến đường truyền tin nhanh nhất. Mỗi thiết bị Z-Wave được nhúng một mã, và khi thiết bị được nối vào hệ thống, bộ điều khiển mạng căn cứ vào mã để xác định vị trí và đăng ký thiết bị vào mạng. Khi một lệnh truyền qua, bộ điều khiển sử dụng thuật toán để xác định cách thức truyền tín hiệu. Vì đường đi này có thể phải ghi nhớ nhiều trên mạng, Z-Way đặt ra quan hệ thứ bậc giữa các thiết bị: một số bộ điều khiển khởi phát tín hiệu, và số còn lại là thụ động chỉ chuyển tín hiệu đi và phản hồi.

    ZigBee, đúng như tên gọi, truyền tín hiệu ngoằn ngoèo (Zigzag) như ong bay (Bee) từ bộ phát tới bộ nhận theo một đường đi tối ưu nhất. Trái với Z-Wave là công nghệ độc quyền, nền tảng ZigBee dựa trên bộ tiêu chuẩn của IEEE (Institute for Electrical and Electronics Engineers - Viện Kỹ thuật Điện và Điện tử) về mạng cá nhân không dây. Nghĩa là bất kỳ công ty nào cũng có thể tạo ra sản phẩm tương thích ZigBee mà không tốn phí bản quyền cấp phép công nghệ, điều đó đem lại lợi thế trên thị trường cho ZigBee.

    Sử dụng mạng không dây tiện cho việc lắp đặt thiết bị nhưng có thể bị nhiễu, như trường  hợp mạng dây điện. Công ty Insteon đưa ra một giải pháp kết hợp cả hai kiểu giao tiếp, qua dây điện và sóng vô tuyến, tạo nên mạng dual-mesh cho gia đình. Nếu tín hiệu truyền qua mạng không dây gặp trục trặc, nó sẽ truyền lại qua dây điện, và ngược lại. Công nghệ Insteon không định tuyến tín hiệu truyền mà dùng phương thức phát quảng bá, và mỗi thiết bị nhận được lại phát tiếp, cứ như vậy cho đến khi lệnh truyền được thực hiện. Các thiết bị có vai trò bình đẳng, ngược với kiểu một bộ phát và một bộ nhận. Điều này có nghĩa là mạng dùng thiết bị Insteon phát tín hiệu mạnh hơn.

    Thiết lập nhà thông minh

    Các công nghệ đã đề cập ở trên, gồm X10, ZigBee, Z-Wave và Insteon thực chất chỉ cung cấp các giao thức trao đổi thông tin cho nhà thông minh. Các công ty phát triển công nghệ lập ra những liên minh với các nhà sản xuất thiết bị điện gia dụng để tạo ra những sản phẩm tương thích cho người dùng cuối, đáp ứng nhu cầu tự động hóa và điều khiển thiết bị trong nhà. Các công nghệ nhà thông minh này có thể áp dụng cho hầu hết sản phẩm trang bị trong gia đình, giúp người dùng kiểm soát và điều khiển mọi thứ, từ ánh sáng, nhiệt độ, an ninh an toàn, cho đến quản lý năng lượng.

    Với một hệ thống nhà thông minh, bạn có thể: tắt/bật các thiết bị trong nhà, điều chỉnh nhiệt độ từ trên giường hay đang ở bất kỳ đâu bằng smartphone; cũng từ smartphone bạn dễ dàng chuyển màu và chỉnh độ sáng tối cho các bóng đèn; cảm biến chuyển động sẽ gửi cảnh báo tới hệ thống phát báo động hay smartphone của bạn khi có chuyển động đáng ngờ xung quanh ngôi nhà. Tự bản thân các sản phẩm cũng có độ thông minh riêng, như: tủ lạnh đưa ra công thức nấu ăn bữa tối dựa trên thực phẩm sẵn có bên trong; máy giặt gửi tin nhắn báo cho chủ nhân biết đã giặt xong. Nhiều thiết bị phối hợp hoạt động “ăn ý” với nhau, chẳng hạn khi xảy ra hỏa hoạn, người trong nhà được đánh thức, cửa các phòng tự động mở và ánh sáng bật lên dẫn đường đến khu vực an toàn, cuộc gọi đến lực lượng chữa cháy được tự động thực hiện.
    Những sản phẩm cho nhà thông minh và tăng tiện nghi cho cuộc sống gia đình hiện nay đã được bán nhiều. Điều bạn cần quan tâm trước khi mua là kiểm tra công nghệ liên quan đến sản phẩm. Các sản phẩm sử dụng cùng công nghệ về nguyên tắc sẽ tương tác được với nhau dù là của các nhà sản xuất khác nhau. Nếu khác công nghệ có thể dùng các thiết bị chuyển đổi, chẳng hạn để kết nối một sản phẩm X10 với một sản phẩm Z-Wave cần có thiết bị cầu nối, nhưng điều đó làm phức tạp thêm hệ thống và thường đòi hỏi người dùng phải có kỹ năng và lòng kiên nhẫn để thiết lập cho chúng hiểu nhau.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

    Google kỳ vọng Nest sẽ trở thành trung tâm của nhà thông minh.

    Để tự thiết kế nhà thông minh cho mình, bạn có thể thực hiện từng phần, tùy theo khả năng đầu tư của bản thân và muốn tự động hóa ngôi nhà tới đâu. Ban đầu bạn nên nghĩ tới tự động hóa những thao tác lặp lại thường xuyên trong ngày, hay mỗi lần thao tác khá tốn công và mất thì giờ.

    Bạn có thể bắt đầu với mảng chiếu sáng và sau đó bổ sung dần các thiết bị giám sát an ninh, an toàn cho ngôi nhà. Nếu có điều kiện về tài chính và muốn đầu tư bài bản để tận hưởng cuộc sống tiện nghi thoải mái, bạn sẽ cần tới chuyên gia giúp lên giải pháp tổng thể từ đầu, hình dung căn nhà sẽ hoạt động ra sao, khả năng nâng cấp về lâu dài. Việc lựa chọn công nghệ không dây chẳng những tiện cho triển khai hệ thống, ít ảnh hưởng nhất đến những bố trí hiện tại trong nhà, mà còn dễ dàng đáp ứng những nâng cấp về sau. Điều quan trọng là bạn chọn được đúng đối tác am hiểu công nghệ, thành thạo trong việc lắp đặt, bảo trì và nhanh chóng khắc phục sự cố nếu xảy ra.

    Về chi phí cho nhà thông minh thì tùy thuộc vào mức độ thông minh của ngôi nhà. Có thể hình dung cỡ vài chục cho đến hàng trăm triệu đồng với những nhu cầu không quá cao. Chẳng hạn BKAV đưa ra mức tham khảo chi phí khoảng 200 triệu đồng cho một căn hộ cao cấp ở khu đô thị Phú Mỹ Hưng, TP.HCM. Mức chi phí còn phụ thuộc vào những sản phẩm thông minh mà bạn lựa chọn.

    Phong phú sản phẩm thông minh

    Nếu như trước đây các hệ thống nhà tự động khó tiếp cận khách hàng do một phần đòi hỏi người dùng phải có chút tư duy kỹ thuật, thì nay tình hình đã thay đổi. Sự phổ biến của smartphone và máy tính bảng kết nối liên tục, ứng dụng phong phú giúp người dùng quá dễ để giao tiếp với các thiết bị trong nhà thông minh, các thiết bị cũng ngày càng thông minh hơn, phong phú và đa dạng hơn.

    Bộ điều chỉnh nhiệt thông minh Nest (nay đã thuộc về Google) tích hợp kết nối Wi-Fi, nhờ vậy bạn có thể điều khiển, lập lịch và giám sát nhiệt độ trong nhà của mình từ bất cứ đâu. Nest có khả năng tự “học” hành vi của bạn và tự động điều chỉnh các thiết lập để tăng hiệu quả sử dụng năng lượng mà vẫn làm cho bạn cảm thấy thoải mái. Những thói quen lãng phí điện năng sinh hoạt như để máy lạnh chạy, đèn sáng trong khoảng thời gian dài bạn không có ở nhà sẽ được Nest khắc phục. Cảm biến chuyển động gắn bên trong giúp nó xác định khi nhà vắng người sẽ tự động tắt máy lạnh, đèn chiếu sáng. Chưa hết, Nest còn “khuyến khích” người dùng tiết kiệm điện bằng cách theo dõi quá trình sử dụng điện và hiện lên biểu tượng chiếc lá xanh khi nhận thấy chủ nhân tiết kiệm được một lượng điện nào đó. Đầu điều nhiệt Nest có giá 250 USD.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

     

    Bóng đèn LED thông minh Hue của Philips cho phép người dùng smartphone thay đổi màu sắc và cường độ sáng của đèn từ xa. Từ một ứng dụng di động, bạn có thể bật/tắt đèn, điều chỉnh độ sáng tối, và thậm chí thay đổi màu sắc tạo ra hiệu ứng ánh sáng của 50 bóng đèn trên một cầu nối được kết vào mạng. Càng nhiều đèn càng có nhiều tình huống. Một bộ khởi đầu với 3 bóng đèn và một cầu nối giá khoảng gần 200 USD.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

    Belkin cung cấp bộ đôi ổ cắm điện thông minh và bộ phát hiện chuyển động WeMo với giá 80 USD. WeMo hỗ trợ kết nối Wi-Fi và 3G/4G, một ứng dụng của Belkin chạy trên smartphone cho phép bạn điều khiển từ xa, chẳng hạn ngắt dòng điện cấp cho ổ cắm để tắt thiết bị cắm vào đấy. Cảm biến chuyển động gửi tín hiệu tới ổ cắm để bật/tắt thiết bị ngay khi phát hiện chuyển động trong vòng 4 mét. Việc thêm bớt thiết bị cùng các mô đun của Belkin hết sức linh hoạt.

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

     

    Trên đây là những sản phẩm có tiếng trên thị trường. Nhà tự động không nhất thiết phải dùng những thứ đắt tiền, và một số công cụ được cung cấp hoàn toàn miễn phí để người dùng tăng độ thông minh cho vật dụng trong nhà.

    IFTTT (IF This Then That – Nếu điều này xảy ra thì thực hiện điều này) là một dịch vụ Internet miễn phí rất hữu ích cho việc tự động hóa đủ loại tiến trình. Ví dụ, với IFTTT, bạn có thể tạo ra qui tắc tự động đăng những dòng tweet trên Twitter lên Facebook nếu chúng chứa một từ khóa nào đấy. WeMo của Belkin là một trong nhiều sản phẩm tương thích với IFTTT.

    IFTTT về cơ bản là cách đơn giản để khởi phát tiến trình mới do có một hoạt động trước đó xảy ra. Ví dụ, bộ dò chuyển động trong phòng ngủ khi phát hiện bạn thức dậy vào buổi sáng sẽ gửi tín hiệu kích hoạt máy đun café trong bếp.

    Tiềm năng của những dạng biểu đạt dưới mệnh đề “nếu X, thì Y” (if  X, then Y) là vô cùng lớn và các hoạt động chỉ bị giới hạn bởi trí tưởng tượng của bạn kém phong phú mà thôi. Dĩ nhiên, cần có thời gian để thiết lập toàn bộ những chức năng thú vị này. Và đó là một trong những thách thức lớn nhất đối với các sản phẩm tự động hóa ngôi nhà.

    Nhiều sản phẩm cho nhà thông minh sử dụng những ứng dụng độc quyền riêng. Nếu bạn lắp nhiều sản phẩm như vậy sẽ đến lúc cảm thấy mệt mỏi vì tốn công sức để điều khiển toàn bộ chúng. Rất may là đã có những giải pháp để chúng hiểu nhau.

    Revolv là một bộ kết nối trung tâm (hub) giá 299 USD cho phép kết nối không dây tất cả các vật dụng thông minh trong nhà tự động. Thông qua Revolv, người dùng điều khiển mọi thiết bị thông minh trong nhà bằng một ứng dụng di động, hơn nữa còn lập trình theo kịch bản để tự động hóa ngôi nhà thực sự. Revolv hiện hoạt động tốt nhất với các sản phẩm hỗ trợ Z-Wave, Insteon và WiFi. Các công ty Insteon và SmartThings cũng có những bộ hub tương tự như của Revolv.

    Còn nhiều thách thức

    Có một thực tế là cả thế giới ưa thích chiếc remote chuyển kênh tivi vì sự đơn giản và hiệu quả của nó. Trong khi đó, những công nghệ như nhà thông minh dường như là ác mộng với những ai không thạo máy tính. Vì vậy, điều quan trọng với nhà thông minh là làm sao cân bằng giữa sự phức tạp của hệ thống và tính dễ dùng để bạn cảm thấy thoải mái trong ngôi nhà của mình. Sau đây là một số yếu tố quan trọng bạn cần xem xét khi lên kế hoạch cho hệ thống nhà thông minh của mình:

    • Những phần nào trong nhà cần đầu tư cho thông minh? Chỉ đơn giản là làm ánh sáng mờ tỏ, chuyển màu theo ngữ cảnh, hay ấn tượng hơn, kiểu như trang bị hệ thống cảnh báo?
    • Thiết bị dự trù có thực sự cần thiết cho nhu cầu của bạn hay chỉ là món đồ cho vui nhất thời?
    • Hệ thống thông minh phục vụ bao nhiêu người sử dụng?
    • Những ai sẽ biết cách sử dụng hệ thống? Ai sẽ là người bảo trì và xử lý sự cố hệ thống?
    • Thay đổi kịch bản dễ không? Chẳng hạn, hệ thống được lập trình trước để đánh thức bạn vào lúc 6 giờ sáng hàng ngày, làm thế nào để báo hệ thống biết bạn vắng nhà một đêm hay muốn ngủ nướng vào ngày được nghỉ làm?

    Nhìn chung, sẽ dễ hơn cho bạn nếu bắt đầu với một mạng vật dùng thông minh đơn giản, rồi mở rộng dần ra theo nhu cầu và mong muốn. Giống như nhiều công nghệ mới, nhà thông minh đòi hỏi sự đầu tư đáng kể cả về tiền bạc và thời gian để mang lại hiệu quả, do vậy nếu thiếu một trong hai thứ này thì có lẽ bạn nên tiếp tục gắn bó với những thiết bị “kém thông minh” trong nhà mình..

    Nhà thông minh; smartphone; tablet; robot; điều khiển tự động; thực tế ảo; khoa học viễn tưởng

    Trước khi chọn mua sản phẩm, hãy tìm đọc những bài viết đánh giá về nó trên mạng để tránh những sản phẩm bị phàn nàn nhiều. Nhiều sản phẩm được quảng cáo tâng bốc tận mây xanh nhưng thực tế sử dụng lại chẳng ra gì. Bạn cũng cần xem kỹ ứng dụng di động đi kèm sản phẩm. Một số ứng dụng khó dùng, hoặc phức tạp tới mức khiến bạn nhức đầu thay vì thoải mái khi sử dụng.

    Một vấn đề quan trọng nữa là an ninh bảo mật. Kẻ xấu có thể tìm cách truy cập vào mạng nhà bạn, vô hiệu hóa hệ thống cảnh báo hay tắt hệ thống chiếu sáng để dễ bề đột nhập vào nhà. Chúng cũng có thể làm hỏng một thiết bị bằng cách bật/tắt liên tục thiết bị, thậm chí gây chập cháy điện dẫn tới hỏa hoạn.

    Chưa có tiêu chuẩn công nghiệp là một thách thức lớn. Người dùng sẽ tự hỏi liệu hệ thống đầu tư tốn kém của mình dùng được bao lâu sẽ lỗi thời, thậm chí phải vứt bỏ sau một thời gian ngắn.

    Dĩ nhiên còn có sự ngờ vực về nhu cầu cá nhân với công nghệ đang được cho là thời thượng này. Thay đổi ngay là điều không dễ trước sức ỳ từ những thói quen sinh hoạt đã thành cố hữu. Nhưng điều không thể phủ nhận là những chủ nhân nhà thông minh có cuộc sống dễ chịu và thuận tiện hơn sẽ tăng cường các hoạt động khác. 

    PC World VN, 10/2014

    ID: A1410_22