Autonom lernende Systeme Die Zukunft des Wohnens im Alter? Dr. Marco Eichelberg

Transkript

1 Autonom lernende Systeme Die Zukunft des Wohnens im Alter? Dr. Marco Eichelberg

2 2 Einleitung Technische Assistenzsysteme unterstützen zunehmend unser Leben Beispiel Auto: ESP, Abstandsregeltempomat, Kollisionswarner Auch die Hausautomation hat in den letzten Jahren große Fortschritte gemacht: erschwinglicher leicht nachzurüsten flexibel funktionssicher Sie bietet damit das Potenzial, unser Leben sicherer und komfortabler zu machen auch im Alter und bei Krankheit.

3 3 Hausautomation: Themenbereiche Energieeffizienz Licht- und Rolladensteuerung Sicherheit Zugang Heizung/Lüftung/Klima Quelle: Contronics GmbH

4 4 Hausautomation: Schwachstelle Programmierung Heutige Hausautomationssysteme werden auf der Basis von festen Regeln programmiert: Wenn Schalter 1 gedrückt wird, und es dunkel ist, dann Leuchte 7 schalten Wenn Sonne scheint, Jalousien herunterlassen Wenn es stürmt, Jalousien hochfahren Nachteile Programmierung erfordert Fachkenntnisse (Installateur oder technikaffiner Nutzer, der die Programmierung selbst vornimmt) Bei jeder Änderung muss ggf. der Installateur kommen! Regeln werden schnell komplex, können sich gegenseitig stören Was passiert, wenn es stürmt, aber dabei die Sonne scheint? Regeln passen sich nicht an die Gewohnheiten des Nutzers an (unflexibel)

5 5 Vision: Autonom lernende Hausautomation Das Hausautomationssystem soll das Verhalten des Bewohners beobachten und dadurch lernen: Wenn der Bewohner die Heizung hochdreht, hat die HA nicht die Wohlfühltemperatur eingeregelt (falsche Zieltemperatur oder zu wenig Vorlauf) Wenn der Bewohner jeden Tag um 7:00 Uhr aufsteht, sollte die HA dafür sorgen, dass die Wohnung um 7:00 Uhr warm ist. Wenn der Bewohner die Wohnung verlässt, sollte die HA das Licht ausmachen, falls noch eingeschaltet (außer: Anwesenheitssimulation) usw. Dies ist das Ziel des 2015 gestarteten, vom BMBF geförderten Projekts LivingCare Zielgruppe: Ältere Menschen in der eigenen Wohnung

6 6 LivingCare Das Konzept Neue Sensorik Anbindung sozialer Dienstleister Der Mensch im Mittelpunkt Konkrete Szenarien Nutzung existierender Sensoren und Aktoren, nachrüstbar Nutzung externer Daten, z.b. Wettervorhersage Autonom lernendes System

7 7 LivingCare Szenarien Im Projekt wurden folgende Szenarien als nützlich identifiziert: Bedürfnisgerechte Beleuchtung Bedürfnisgerechtes Raumklima Bewegungssensitive Alarmanlage Sicherer Modus ( alles aus ) Monitoring erkrankter Erwachsener Sturzerkennung Automatische Herdabschaltung Intelligenter Apothekenschrank Visuell-akustische Telefonklingel Briefkastensensor Fernwartung

8 8 LivingCare Autonomes Lernen Besonderheit im Projekt: Hausautomation soll intelligenter werden Keine starren Regeln, sondern ein System, das sich ständig an den Nutzer adaptiert und mit den Anforderungen wächst und die Funktion anpasst Reinforcement Learning Intelligenz durch bestärkendes Lernen Bessere Anpassung als geführtes Lernen Quelle: Leuphana Universität

9 9 LivingCare Die Vision vom kognitiven System Das System soll Handlungen vorausahnen Unnötige, gefährliche Situationen vermeiden Bücken nach Heizungen, Licht einschalten, etc. Im Notfall Hilfe rufen können Über verändertes Verhalten informieren Keine bewussten Eingaben erfordern (Weitgehend) ohne Bedienoberfläche auskommen All das ist zurzeit aber noch Zukunftsmusik 2017 soll LivingCare in die Erprobung gehen, 2018 fertig sein Derzeit intensive Arbeit an den autonom lernenden Komponenten

10 10 LivingCare Testdaten Die Entwicklung von Algorithmen erfordert Testdaten In erster Projektphase Testwohnung mit ca. 80 Sensoren ausgestattet Langzeit-Datenerfassung und Auswertung Details zur Wohnung Betreutes Wohnen in Oldenburg Bewohnt von zwei Senioren (und Hund) Bewohner neuer Technik gegenüber positiv aufgeschlossen

11 11 LivingCare Testdaten Mit der Sensorik können wir messen bzw. erkennen: Aktivität Bewegungsgeschwindigkeit Nutzungsverhalten von Elektrogeräten Heizung Beleuchtung Räumen Umgebungsvariablen: Temperatur Helligkeit Luftfeuchtigkeit

12 12 Tag-Nacht-Rhythmus Wann stehen die Bewohner morgens auf? zwischen 7:00 und 7:30 Uhr Quelle: Leuphana Universität

13 13 Aktivität: Badnutzung Nach Stunde Quelle: Leuphana Universität

14 14 Aktivität Nach Zimmer und Stunde Wohnzimmer Flur lang 1 Flur lang 2 Flur kurz Loggia Bad Schlafzimmer Mann Küche Flur lang 3 Schlafzimmer Frau Quelle: Leuphana Universität

15 15 Aktivität: Gerätenutzung Bügeleisen Kaffeemaschine Fernseher Quelle: Leuphana Universität

16 16 Mobilitätsanalyse Auf Basis der bekannten Abstände zwischen Sensoren Quelle: Leuphana Universität

17 17 Korrelation von Innen- und Außentemperatur Quelle: Leuphana Universität

18 18 Ausblick: Nutzung für Demenzerkrankte in der eigenen Häuslichkeit (d.h. bei frühen Formen der Demenz) Probleme Demenzerkrankter beim Wohnen in der eigenen Häuslichkeit Weg- / Hinlaufen Appetit- und Essstörungen Mangelhafte Körperpflege Brand / Überflutung Apathie Hyperaktivität Affektive Symptome (Depression/Angst) Altersbedingte Einschränkungen Mobilitätseinschränkung & Sturzgefahr Hörverlust Nicht überall kann Technik helfen, aber doch an vielen Stellen

19 19 Ausblick: Nutzung für Demenzerkrankte in der eigenen Häuslichkeit (d.h. bei frühen Formen der Demenz) Weg- / Hinlaufen Benachrichtigung von Betreuern beim Verlassen der Wohnung (ggf. zu ungewöhnlichen Zeiten) Appetit- und Essstörungen Früherkennung durch Monitoring der Nutzung von Herd und Backofen Mangelhafte Körperpflege Früherkennung durch Monitoring der Badnutzung Brand / Überflutung Automatische Herdabschaltung Warnung (auch an Betreuer) bei Rauch, Hitze oder Überflutung Mobilitätseinschränkung & Sturzgefahr Früherkennung durch Monitoring von Aktivitätsniveau und Gehgeschwindigkeit Erkennung von Stürzen und Notfällen durch ungewöhnliche Aufenthaltsmuster

20 20 Fazit Technik ist kein Allheilmittel, und das gilt auch für die Hausautomation Hausautomation hat aber das Potenzial, unser Leben komfortabler und sicherer zu machen Automatische Steuerung von Licht und Heizung Alarmanlage und Anwesenheitssimulation Bedarfsgerechter Zugang zur Wohnung Alles aus -Schaltung Gerade für ältere Bewohner und auch demenziell Erkrankte können profitieren von Automatische Herdabschaltung Notfallerkennung Erkennung von schleichenden Veränderungen

21