ホームオートメーション

ホームオートメーションまたはドモティクス^{[ 1 ]}は、住宅向けのビルディングオートメーションです。ホームオートメーションシステムは、照明、空調、エンターテイメントシステム、家電製品などの住宅設備を監視および/または制御します。アクセス制御や警報システムなどのホームセキュリティ機能も含まれる場合があります。

スマートホームという言葉は、インターネットにアクセスできるホームオートメーション機器を指します。ホームオートメーションはより広いカテゴリーで、インターネットにアクセスできる機器だけでなく、無線信号を介して監視または制御できるすべての機器が含まれます。インターネットに接続されたホームセンサーとアクティベーションデバイスは、モノのインターネット（IoT）の重要な構成要素です。^{[ 2 ]}

ホームオートメーションシステムは通常、制御対象機器を中央のスマートホームハブ（「ゲートウェイ」と呼ばれることもある）に接続します。システムの制御に使用するユーザーインターフェースは、壁掛け端末、タブレットまたはデスクトップコンピュータ、携帯電話アプリ、あるいはインターネット経由で外部からアクセス可能なWebインターフェースなどです。

初期のホームオートメーションは、省力化機械から始まりました。1900年代には、電力配電の導入により、電気またはガスで動く独立型の家庭用電化製品が実用化され^{[ 3 ]} 、洗濯機（1904年）、給湯器（1889年）、冷蔵庫（1913年）、ミシン、食器洗い機、衣類乾燥機などが導入されました。

1975年、初の汎用ホームオートメーションネットワーク技術であるX10が開発されました。これは電子機器の通信プロトコルです。信号と制御には主に電力伝送線路を使用し、信号は短い無線周波数バーストのデジタルデータで構成され、現在でも最も広く利用されています。^{[ 4 ]}

ABI Researchによると、2012年までに米国では150万台のホームオートメーションシステムが設置された。^{[ 5 ]} 調査会社Statista ^{[ 6 ]}によると、2018年末までに4500万台以上のスマートホームデバイスが米国の家庭に設置される予定である。^{[ 7 ]} 2018年から2023年にかけて、スマートデバイスを備えた米国の家庭の数は年間10.2%増加し、2023年には6343万台に達した。^{[ 8 ]}

「ドモティクス」という言葉は、ラテン語で家を意味する「domus 」と「ロボティクス」という言葉を縮約したものです。^{[ 1 ]}「スマートホーム」の「スマート」という言葉は、システムがデバイスの状態を認識することを指し、これは情報通信技術（ICT）プロトコルとモノのインターネット（IoT）を通じて行われます。^{[ 9 ]}

ホームオートメーションは、以下のようなさまざまな分野で普及しています。

• 暖房、換気、空調(HVAC)：シンプルで使いやすいユーザーインターフェースを組み込んだインターネット経由で、すべての家庭用エネルギーモニターを遠隔操作することが可能です。 ^{[ 10 ] [ 11 ]}
• 照明制御システム：1つまたは複数の中央コンピューティングデバイスを使用して、さまざまな照明システムの入力と出力間の通信を組み込んだ「スマート」ネットワーク。
• 在室状況認識制御システム：スマートメーター^{[ 12 ]}やCO2センサー_[ ^{13 ]}などの環境センサーを使用して住宅の在室状況を感知することが可能であり、これらを建物自動化システムに統合することで^、エネルギー効率や建物の快適性向上のための自動応答をトリガーできます。
• 家電製品の制御とスマートグリッドおよびスマートメーターとの統合により、例えば日中の高い太陽光パネル出力を利用して洗濯機を稼働させることができる。^{[ 14 ] [ 15 ]}
• 家庭用ロボットとセキュリティ：ホームオートメーションシステムと統合された家庭用セキュリティシステムは、インターネット経由でのセキュリティカメラのリモート監視や、すべての外周ドアと窓のアクセス制御と集中ロックなどの追加サービスを提供できます。^{[ 16 ]}
• 漏洩検知器、煙検知器、CO検知器^{[ 17 ] [ 18 ]}
• 洗濯物折りたたみ機、自動ベッドメイキング機
• 屋内測位システム（IPS）。
• 高齢者や障がい者のためのホームオートメーション。
• ペットや赤ちゃんの世話、例えばペットや赤ちゃんの動きを追跡したり、ペットのアクセス権限を管理したりする。^{[ 19 ]}
• 空気質管理（屋内と屋外）。例えば、Air Quality Eggは、家庭で都市の空気質と汚染レベルを監視し、汚染マップを作成するために使用されています。^{[ 20 ]}
• 冷蔵庫の在庫管理、調理済みプログラム、調理監視機能などを備えたスマートキッチン。
• Amazon AlexaやGoogle Nestのような音声制御デバイスは、家電製品やシステムを制御するために使用される。

2011年、Microsoft Researchは、ホームオートメーションには所有コストが高く、相互接続されたデバイスの柔軟性に欠け、管理性が低い可能性があることを発見しました。^{[ 21 ]}ホームオートメーションシステムを設計および作成する際、エンジニアは拡張性、デバイスの監視と制御の容易さ、消費者にとっての設置と使用の容易さ、手頃な価格、速度、セキュリティ、問題の診断能力など、いくつかの要素を考慮します。^{[ 22 ]} iControlの調査結果によると、消費者は技術革新よりも使いやすさを優先しており、消費者は新しい接続デバイスが比類のないクールさを持っていることを認識しているものの、まだ自分の家で使用する準備ができていないことが示されています。^{[ 23 ]}

歴史的に、システムはハードウェア、通信プロトコル、中央ハブ、ユーザーインターフェースを含むシステム全体を消費者が1つのベンダーに依存する完全なシステムとして販売されてきました。しかし、現在では、独自のハードウェアの代わりに、または独自のハードウェアと併用して使用できるオープンハードウェアおよびオープンソースソフトウェアシステムがあります。 ^{[ 21 ]}これらのシステムの多くは、オンラインやほとんどの電子機器店で簡単に入手できるArduinoやRaspberry Piなどの民生用電子機器とインターフェースします。^{[ 24 ]}さらに、ホームオートメーションデバイスはBluetoothを介して携帯電話とますます接続されるようになり、ユーザーにとってより手頃な価格とカスタマイズ性が向上しています。^{[ 9 ]}

ホームオートメーションは、プラットフォームの断片化と技術標準の欠如に悩まされています^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ]。}ハードウェアのバリエーションと、それら上で動作するソフトウェアの違いの両方の観点から、ホームオートメーションデバイスの多様性により、異なる一貫性のないテクノロジーエコシステム間で一貫して動作するアプリケーションを開発することが困難になっています。^{[ 31 ]}顧客は、廃止されたり、カスタマイズや相互接続が困難になる可能性のある独自のプロトコルを使用する独自のソフトウェアやハードウェアデバイスに、IoTの将来を賭けることをためらうかもしれません。 ^{[ 32 ]}

ホームオートメーション機器の性質上、コアオペレーティングシステムで見つかったバグに対するパッチが古い低価格機器のユーザーに届かないことが多いため、セキュリティ、データセキュリティ、データプライバシーの問題も発生する可能性があります。 ^{[ 33 ] [ 34 ]}ある研究者グループは、ベンダーが古い機器にパッチやアップデートを提供しないため、稼働中の機器の87%以上が脆弱な状態にあると述べています。^{[ 35 ] [ 36 ]}

スマートホーム技術でユニットをアップグレードすることを決定した家主から賃貸しているテナントから懸念が提起されている。^{[ 37 ]}これらの懸念には、ドアや機器が使用不能または非実用的になる弱い無線接続、家主が保管するドアパスコードのセキュリティ、スマートホーム技術をホームネットワークに接続することに伴う潜在的なプライバシー侵害などが含まれる。

研究者たちは、消費者がホームオートメーション機器やシステムを日常生活に統合する際の障壁が何であるかを判断するために、ユーザー調査も実施しました。主な結論の 1 つは使いやすさに関するもので、消費者は複雑な設定よりも「プラグ アンド プレイ」ソリューションを好む傾向があります。^{[ 38 ]}ある研究では、デバイスが実際にどのように動作するかについて、ユーザーが生成するメンタル モデルに大きなギャップがあることがわかりました。^{[ 38 ]}具体的には、スマート デバイスによって収集されたデータがどこに保存され、どのように使用されるかについて、多くの誤解があることがわかりました。^{[ 38 ]}例えば、スマート ライトの設定では、ある参加者は、iPad がライトと直接通信して、ライトをオンまたはオフにするように指示していると考えていました。^{[ 38 ]}実際には、iPad は企業が使用するクラウド システム (この場合は Hue Bridge) に信号を送信し、クラウド システムから直接デバイスに信号が送信されます。^{[ 38 ]}

全体として、この分野は依然として発展途上にあり、各デバイスの性質は絶えず変化しています。技術者たちはより安全で効率的かつ標準化されたセキュリティプロトコルの開発に取り組んでいますが、消費者もこれらのデバイスの仕組みや、家庭に導入することによる影響についてより深く理解する必要があります。この分野の成長は、技術的な制約だけでなく、ユーザーがデバイスを信頼し、日常生活にうまく統合できるかどうかにも左右されます。

ホームオートメーションを活用することで、より効率的でインテリジェントな省エネ技術を実現できる可能性があります。^{[ 39 ]}情報通信技術（ICT）を太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーシステムと統合することで、家庭は特定の機器にエネルギーを蓄えるか消費するかを自律的に決定できるようになり、^{[ 39 ]}全体として環境にプラスの影響を与え、システムを使用する消費者の電気料金を削減できます。これを行うために、研究者は家庭内の消費者の活動に関するセンサーからのデータを使用して消費者のニーズを予測し、それをエネルギー消費とバランスさせることを提案しています。^{[ 40 ]}

さらに、ホームオートメーションは家族の安全とセキュリティに関して大きな可能性を秘めています。iControlが2015年に実施した調査によると、スマートデバイスやコネクテッドデバイスの需要の主な要因は、1番目が「個人と家族のセキュリティ」、2番目が「省エネへの期待」です。^{[ 41 ]}ホームオートメーションには、さまざまなスマートセキュリティシステムや監視システムが含まれます。これにより、消費者は外出中に自宅を監視したり、何か悪いことが起こった場合に信頼できる家族にその情報へのアクセスを許可したりすることができます。

競合ベンダーは多数存在するものの、オープンソースシステムへの移行に向けた取り組みが活発化している。しかしながら、現在のホームオートメーションには、標準化されたセキュリティ対策の欠如や、下位互換性のない旧型機器の廃止など、いくつかの問題点が存在する。

ホームオートメーションは、家族間や信頼できる個人間でのデータ共有による個人セキュリティの確保に大きな可能性を秘めており、将来的には省エネルギー対策につながり、環境に良い影響を与える可能性がある。

ホームオートメーション市場は2022年に640億米ドル規模に達し、2028年には1630億米ドル以上に成長すると予測されている。

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