Как сделать компьютер умным

Обновлено: 03.07.2024

Беспроводными интерфейсами обзаводятся велосипедные насосы, кроссовки и сковородки. На зарядку приходится ставить всё новые и новые предметы.

Именно микроконтроллер, маленький кусочек кремния, переводит вещь в разряд умных.

Часто мы даже не задумываемся, что в привычных инструментах вообще есть электроника. Например, в дрелях и аккумуляторных отвёртках всё чаще применяют бесколлекторные двигатели. Они высокооборотистые, мощные и лёгкие, но не могут работать без электронного контроллера. Если подать на него электричество напрямую, ничего не произойдёт — двигатель вращаться не будет. Нужен чип, который займётся переключением катушек мотора.

Разумеется, если в устройстве уже есть микрочип, возникает желание добавить новые функции. Например, собрать статистику использования или заменить механическое управление программным.

Как сделать умное устройство

Сделать умное устройство своими руками совсем не сложно. Электронные метеостанции или системы полива домашних растений собирают даже школьники — на уроках технологии и в кружках робототехники. Главное — выбрать платформу, на которой будет работать устройство. Вариантов много, поэтому расскажу о трёх наиболее популярных решениях: micro:bit, Arduino и Raspberry.

micro:bit

Платформа разработана компанией BBC для использования в школах и колледжах.

Плата интерактивна и проста в освоении — знакомство с micro:bit можно начинать с семи лет. 25 ярких светодиодов, программируемые кнопки и встроенный набор датчиков позволяет создавать гаджеты даже не покупая дополнительные модули. Несколькими строками программного кода плата превращается в электронную игру, шагомер, часы или компас.

Для самых маленьких пользователей предусмотрен графический язык. Программа составляется из отдельных блоков и элементов. Всё предельно просто и наглядно. Блоки можно перенести и соединить друг с другом парой щелчков мыши.

Для более опытных программистов сделаны редакторы кода JavaScript и Python.

Достоинства:
— простота освоения
— доступная цена оригинальной платы
— интерфейс на русском языке

Недостатки:
— редко встречается в российских магазинах
— высокая цена дополнительных модулей

Arduino

Сегодня это самая популярная в России платформа любительской электроники.

Первая плата Arduino появилась в Италии почти двадцать лет назад. Молодой преподаватель Института Дизайна Массимо Банци заметил, что у студентов множество интересных идей, но все они остаются на бумаге. Создать электронный проект слишком сложно — приходится месяцами возиться с технической документацией, вникать в тонкости низкоуровневого программирования и покупать специальное оборудование. Естественно, никто с этим не связывался.

Поэтому Массимо создал предельно простую плату. Взял популярный микроконтроллер, который производился в соседнем городе, добавил необходимую обвязку — стабилизатор питания, разъёмы, светодиодные индикаторы и чип, который позволял программировать плату с любого компьютера.

Инструменты для программирования разработали аспиранты Банци — они взяли за основу популярный C++ и адаптировали язык для работы с платой. Получилось мощное и универсальное решение.

Все материалы — принципиальные и производственные схемы, макеты, библиотеки и программный код — Массимо Банци выложил в открытый доступ. Делать свои собственные платы Arduino мог любой желающий. Моментально появились китайские клоны и началась настоящая ардуиномания.

Плату стали использовать в проектах домашней автоматизации и приспосабливать к электронной одежде. Развлекательные проекты — роботы-бармены и ретро-игры — шли вперемешку с самодельными станками и 3D-принтерами. Платформа побывала на дне океана и даже стала основой для любительских спутников ArduSat.

Но главное, все эти проекты следуют открытой идеологии Arduino — авторы выкладывают всю документацию и программный код в свободный доступ. Поэтому, если захотите собрать умную теплицу, робот-пылесос или лазерную игрушку для кошек, введите эти слова в поиск и добавьте "на arduino". Наверняка найдёте несколько вариантов, которые сможете использовать в качестве основы своего проекта.

Философия Arduino состоит в том, что если вы захотите научиться электронике, вы сможете изучать ее уже с первого дня, вместо того, чтобы сначала учиться алгебре.
Дэвид Куартилльз, инженер по телекоммуникациям Arduino

Достоинства:
— большое количество опубликованных проектов
—доступные дополнительные модули
—низкая цена на китайские аналоги

Недостатки
— проблемы с совместимостью модулей разных производителей
— высокая цена на оригинальные итальянские платы
— сложность программирования на C++

Raspberry

Пара предыдущих платформ назвать компьютерами язык не повернётся — чтобы их программировать понадобится обычный десктоп, ноутбук или планшет. Но Raspberry — совсем другое дело.

Raspberry Pi 4 — это уже полноценная замена компьютеру на Linux. На плате размером с банковскую карту поместился четырёхядерный процессор, от 1 до 4 Гигабайт оперативки и видеокарта для подключения двух мониторов и работы с 4К видео. На борту платы предусмотрен беспроводной модуль Wi-Fi/Bluetooth и полноценный гигабитный Ethernet, чтобы подключиться к сети на высокой скорости.

Операционная система Raspbian — она построена на базе популярной версии Linux Debian — загружается с SD-карты. Это сделано, чтобы вы не боялись экспериментировать с настройками системы. Если что-то пойдёт совсем не так, всегда можно перезаписать карточку заново. Это намного быстрее, чем переустанавливать систему заново, на всё уйдёт меньше десяти минут.

Вычислительные ресурсы платы позволяют использовать Raspberry как web-сервер, сетевое хранилище или домашний медиасервер. Компьютер справится с записью видео, эмуляцией классической игровой консоли или распознаванием лиц.

У Raspberry есть то чего нет у других компьютеров, ноутбуков или мобильных устройств — это пины GPIO. Так называются контакты для подключения электронных модулей. Именно они позволяют Raspberry выйти за рамки простого программирования и превратиться в интерактивный гаджет.

Основной язык для проектов на Raspberry — Python. Он намного проще ардуиновского С++ и сейчас завоёвывает популярность в новых областях IT. Он пригодится для работы с базами данных, разработки web-сервисов и анализа BigData.

Достоинства:
— полноценный компьютер размером с банковскую карточку
— разработка на языке Python
— возможность управления другими платами

Недостатки:
— высокая цена
— для работы с платой необходим HDMI-монитор, клавиатура и мышь

Какую платформу выбрать

Всё определяется задачами. Для первого знакомства с миром программирования, если вы ещё ходите в школу или организуете кружки робототехники, я рекомендую платформу BBC micro:bit. Продуманная, сбалансированная, с наглядным редактором кода и большим количеством игровых проектов — она отлично подходит для работы с детьми.

Если вы хотите добавить капельку интеллекта своей теплице или одежде, следует остановиться на Arduino. Вероятней всего, даже программировать не придётся — подходящий проект можно будет найти и скачать в интернете.

Хотите освоить web-программирование, потоковую обработку видео или познакомиться с Linux — выбирайте Raspberry.

напиши алгорит программы который будет сам обучаться) ) а так кк программа будет зависить от мощности компа то купи сервак самый мощный и пусти его в инет УЧИТЬСЯ, там он узнает все!! ! и потом толкьо практикую) ) тоесть посзволь ему ращговаривать с разными людьми))) ) вот и всЕ)
думаю весь проект этот займет у тебя год после того как ты запустишь обучающийся код на своем мозном сервере))) ) который должен только обеспечивать жизнь проге а не еще комуто)

Продвинуть разработку сильного ИИ для начала, т. к. его "говорящесть", это уже второстепенное :-)
И судя по такому размытому вопросу - до перелопачивания тонн литературы и экспериментов ответ "никак". По крайней мере, пока никто даже не приблизился :-)

Не слушай никого! Экзоскелет Тони Старка воспроизводит сохранённые, или комбинирует из сохранённых фраз, аудио-файлы, аля фонетический эквивалент результатов обычных функций бортового компьютера. VentaFax делает подобное с пицотвесёлого года. Оминь.

Просмотр настроек, установка нескольких программ и покупка новой ОЗУ - это лишь некоторые из параметров.

Со временем ПК начинают работать медленнее. Несколько настроек, установка полезных программ и покупка новой ОЗУ - вот лишь некоторые из вариантов, которые могут ускорить ваш настольный ПК. В этом смысле, прежде чем вы решите запустить свой компьютер, который работает недостаточно быстро, примените следующие советы, которые могут сэкономить вам деньги, а также время.

1. CCleaner

CCleaner (Crap Cleaner) - это потрясающее, бесплатное средство оптимизации системы, которое удаляет как кеш браузера, так и все нежелательные и временные файлы. В результате, ПК работает быстрее и эффективнее. Инструмент освобождает больше свободного места на жестком диске, кроме того программа быстрая и бесплатная.

2. Удалите ненужные визуальные эффекты и анимации с вашего компьютера.

3. Обновите и используйте антивирусную программу

Вредоносные программы и вирусы также серьезно замедляют работу компьютера. Поэтому необходимо принять меры против них. Большинство пользователей используют бесплатные пробные версии антивирусных программ, чьи уведомления почти так же раздражают, как и сами вирусы. Удалите аналогичные антивирусные программы и попробуйте Microsoft Security Essentials. Это бесплатное антивирусное программное обеспечение, которое не подведет вас рекламой.

4. Покупайте больше оперативной памяти для более быстрой многозадачности

Новая оперативная память - это недорогое и легкое обновление, которое увеличит скорость работы компьютера.

5. Покупайте статический SSD, который чрезвычайно "проворный", когда дело доходит до загрузки.

При обновлении жесткого диска, компьютер начинает загружаться больше времени. Существует два типа дисков: жесткий диск - традиционный жесткий диск, а SDD - новые статические дисковые накопители.

6. Удалите приложения, которые запускаются при включении компьютера.

Совет. Если у вас есть какие-либо сомнения относительно программы, посмотрите, для чего она в Google. Возможно, это важное программное обеспечение.

7. Посмотрите, как программы работают?

8. Переустановите компьютер, если он заражен вирусом или вредоносным ПО

Вы можете очистить вирусы с помощью хорошей антивирусной программы, но иногда переустановка операционной системы - лучший вариант. Если вы решите обновить свою систему, проверьте, что часы сброшены, а важные документы и носители удалены. Когда вы будете готовы к сбросу, поместите установочный диск Windows или USB-накопитель на свой компьютер, а затем выключите устроство. Начните архивирование и следуйте инструкциям на экране.

9. Очистите кэш, если браузер работает медленно

10. Дефрагментация и оптимизация ваших дисков.

Фрагментация жесткого диска замедляет работу и компьютер, соответственно. Съемные устройства хранения, такие как USB-накопители, также могут быть фрагментированы. Программа Disk Defragmenter упорядочивает файлы на дисках таким образом, чтобы обеспечить лучшую производительность.

11. Регулярно перезагружайте компьютер

Какие бывают датчики

Датчики предназначены для преобразования физической величины в электрический сигнал. В результате мы можем измерить эту величину количественно (температура, влажность) или зафиксировать ее изменение (распознать движение). Ниже перечислены датчики, доступные в свободной продаже у большинства крупных игроков рынка:

движения/присутствия;
открытия окон/дверей;
освещенности;
параметров окружающей среды;
протечки;
задымления;
разбития стекла;
утечки газа;
мониторинга качества воздуха;
видеокамеры.

Какие бывают актуаторы

Под актуаторами понимают исполнительные устройства, генерирующие сигналы для воздействия на другие элементы умного дома. Это прямое воздействие либо сигналом (кнопка), либо посредством привода (электронный клапан). Исполнительным устройством может быть также и бытовой прибор, управляемый со смартфона, например, умный кондиционер. При этом можно управлять и обычным кондиционером, но уже с помощью умного пульта, который станет посредником между прибором и смартфоном. Задача в данном случае одна, а варианты решения разные. Отдельный класс устройств составляют интеллектуальные световые приборы. Про умный свет подробно рассказано в недавней статье.

Перечень умных исполнительных устройств:

многофункциональная кнопка;
выключатель;
реле;
розетка;
световые приборы (лампа, цоколь, светильник, светодиодная лента);
бытовая техника (холодильник, кондиционер, кофеварка и т. д.);
инфракрасный пульт;
электронный клапан;
привод для штор.

Рассмотрим подробнее, какие устройства являются самыми необходимыми для построения базовой системы домашней автоматизации. Есть несколько вариантов готовых стартовых наборов от производителя.

Каждый из них не полностью закрывает минимальные потребности, будучи более ориентированным либо на безопасность, либо на удобство. Соберем комплект, удовлетворяющий обеим задачам.

Датчики движения

Старожилы умного дома, известные еще со времен первых пультовых охранных систем. Чаще всего встречаются пассивные инфракрасные датчики (PIR-сенсоры). Они содержат чувствительный пироэлектрический элемент, регистрирующий изменение инфракрасного излучения при движении объекта в зоне контроля. Радиус такой зоны составляет 4-8 метров, что позволяет охватить комнату одним датчиком. Стандартное расположение — верхний угол стены, противоположной входу в помещение.

Датчики движения настолько распространены, что являются, в том числе, частью других устройств, например, лампочек. Наиболее активно такие датчики используются именно в сценариях освещения: автоматическое включение и отключение света, исходя из активности в помещении. В плане интеграции с остальной системой умного дома нет проблем, поскольку представлено множество девайсов с различными интерфейсами. Эти датчики, имеющие большое количество сценариев применения, железно входят в основу умного дома.

Датчики открытия окон/дверей

Датчики открытия дверей и окон состоят из двух частей — геркона и магнита. Они устанавливаются на дверной коробке/оконной раме и створке, а при их разъединении происходит срабатывание датчика.

Простая и долговечная конструкция давно зарекомендовала данные сенсоры как неотъемлемую часть охранных систем. Также они широко используются в сценариях умного света. Умный дом сложно представить без этих устройств.

Датчики протечки воды

В большинстве своем работают за счет разницы электропроводности воздуха и воды. Когда вода попадает на один из контактов, расположенных на дне устройства, возникает сигнал. Датчики устанавливаются в непосредственной близости от вероятных источников протечки: под шлангом стиральной машины, рядом со стояками, раковиной, радиатором отопления. Также в случае, если есть небольшой уклон, удачной для монтажа будет самая низкая по уровню точка.

Чтобы система не только сигнализировала о происшествии, но и предотвращала его последствия, применяют устройства, перекрывающие подачу воды. Обычно это специальный электронный клапан, но есть и оригинальные воплощения китайской инженерной мысли в виде электропривода для рукоятки шарового крана.

С точки зрения интеграции в умный дом данная система не всегда удобна, поскольку идет как самостоятельный комплект. Проприетарный контроллер не подружится с общим шлюзом и останутся только варианты с работой через умную розетку или поддержкой голосового помощника. Поэтому в основной состав проходят только датчики, а актуаторы — в запасной.

Датчики задымления

По принципу действия аналогичны стандартным пожарным извещателям, которые в обязательном порядке устанавливаются в новых домах. При попадании частиц дыма в поле фотоприемника датчика, изменяется интенсивность излучения и происходит срабатывание. При этом активируется сирена, а если извещатель адресный, то он передает сигнал на пульт пожарной охраны. При наличии такого оборудования смысла в дополнительном датчике дыма нет. В обратном случае датчик обязателен.

Датчики утечки газа

Реагируют на повышение концентрации бытового газа в воздухе. Имеет смысл использовать при наличии газовой плиты и (или) колонки. Устанавливать такие датчики необходимо поблизости от газовых приборов.

Датчики температуры и влажности

Контроль параметров окружающей среды — еще одна важная функция умного дома. Хороший климат в доме полезен для здоровья семьи, питомцев и комнатных растений. Измерения температуры и влажности все чаще доступны в рамках одного устройства. Без этих датчиков невозможно представить умный дом. К ним добавляют атмосферное давление, но на этот показатель повлиять нельзя, поэтому он носит справочный характер. А двумя основными параметрами управлять можно и нужно.

Для этого мы пользуемся кондиционерами и увлажнителями воздуха. Это уже более дорогие аппараты по сравнению с датчиками, их можно рассмотреть для приобретения в долгосрочной перспективе. Они также бывают умными и помогают полностью автоматизировать процесс регулировки погоды в доме. В случае выхода температуры или влажности за пределы заданных порогов, включится соответствующий прибор. Он будет работать до достижения необходимых показателей.

Кстати, не забудьте про уход за климатической техникой. Про кондиционеры мы писали тут.

Определяемся с актуаторами

В качестве базовых исполнительных устройств предлагаем рассмотреть умные розетки, выключатели, кнопки и лампы.

Некоторые умные розетки позволяют не только управлять состоянием светильников и бытовых приборов, но и вести учет потребляемой мощности. Выключатели и кнопки также пригодятся для реализации сценариев освещения и включения/выключения техники.

Еще одна удобная вещь — умный инфракрасный пульт. Им можно заменить все остальные пульты для телевизора, кондиционера и т. п. Представьте, что вам теперь вообще не придется их искать!

Шлюзы поддерживают различные протоколы беспроводной передачи данных, необходимых для обмена данными со всеми компонентами системы: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, RF. Если устройств много, их объединяют в группы, для чего используются хабы.

Особняком стоят несколько облачных систем умного дома, не требующие управляющего блока. Это платформы Apple HomeKit, Google Home и Умный дом Яндекса. В таком случае команда из приложения улетает прямиком в облако, где обрабатывается при помощи библиотеки функций от производителя конкретного устройства. На примере Яндекса схематически это выглядит так:

Приложения для смартфонов

Каждый производитель имеет собственное приложение для управления умным домом. Все они умеют отображать список устройств, показания датчиков и передавать команды. Пример настройки Mi Home здесь, а Rubetek — здесь. С точки зрения поддержки сторонних вендоров хорошо себя зарекомендовал Mi Home.

Будьте услышанным

Голосовое управление тесно интегрируется в умный дом. Все три рассмотренных выше разработчика облачных платформ развивают собственных голосовых помощников: Siri, Alexa и Алиса. На русском языке полноценно понимает только Алиса. Управление голосом выводит систему умного дома на совершенно иной уровень, но ему свойственны и некоторые недостатки.

По сравнению с приложениями производителей умных устройств голосовые помощники обладают более скромными возможностями по поддержке устройств и их функций. Список устройств, которые можно подружить с Mi Home, гораздо шире. Кроме того, Алиса пока не воспринимает все команды для устройств, доступных в приложении. Тем не менее, перечень будет расширяться, а удобство управления голосом нивелирует эти несовершенства.

Далее необходимо выбрать производителя и на соответствующей вкладке объединить аккаунты, например, с Mi Home. После этого устройства будут отображены с доступными голосовыми командами.

Можно управлять отдельными устройствами и объединять их в группы. Для более комфортного общения с Алисой используйте умную колонку.

На видео демонстрируются несколько сценариев умного дома Xiaomi + Алиса.

Команда умного дома

Подведем итог в подборке минимального комплекта умных устройств:

датчик движения;
датчик открытия двери;
датчик протечки воды;
розетка;
выключатель;
кнопка;
IR-пульт;
лампа;
шлюз;
колонка с Алисой.

Если пока нет четкого понимания, какие сценарии будут использоваться, то можно взять все устройства в одном экземпляре. Одно из преимуществ системы — масштабируемость. Большинство датчиков работает от батареек и крепятся на 3М-скотч, поэтому добавить такие элементы не составит труда. Не забывайте предварительно почитать про совместимость оборудования и приложения или голосового помощника. Если вы планируете монтаж на этапе ремонта, то рассмотрите варианты с умными реле и заранее определите выводы питания под устройства умного дома.

Добавление в систему датчиков и актуаторов у всех производителей максимально упрощено и состоит из нескольких шагов:

Подключите устройство к сети электропитания (если требуется).
Инициируйте добавление устройства в приложении. Далее действуйте в соответствии с инструкциями приложения. Обычно достаточно несколько раз нажать кнопку на устройстве.
После сопряжения с устройством в приложении появится перечень доступных функций. Их можно использовать независимо либо включать в сценарии автоматизации совместно с другими элементами умного дома.

Умный дом — отдельная инженерная система, заслуживающая вдумчивого проектного подхода. В этом случае умные устройства станут вашими надежными помощниками по дому.

Читайте также: