Development of simulation for artificial intelligence techniques in smart homes

Abstract

Sürekli gelişen teknoloji ile birlikte insan yaşamının büyük bir kısmının içinde geçirildiği evler değişime uğramış ve akıllı ev kavramı ortaya çıkmıştır. Bununla beraber akıllı evlerde, birçok işlemin otomatik olarak gerçekleştirilebilmesi ve akıllı evin, evde yaşayan bireylere göre özel çözümler üretebilmesi için yapay zekâ algoritmaları kullanılmaya başlanmıştır. Yapay zekâ algoritmalarının düzgün bir şekilde çalışabilmesi için sürekli olarak farklı koşullar altında test edilmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir. Algoritma testinin gerçek ortamlarda gerçekleştirilmesi ise birçok sorunu beraberinde getirmekte ve verimliliği düşürmektedir. Akıllı evler ve farklı disiplinlerdeki benzer durumlarda algoritma geliştirme ve iyileştirme çalışmaları simülasyon ortamında da yapılabilmektedir. Bu çalışmada, akıllı evler için geliştirilen yapay zekâ algoritmalarının test edilebilmesi için özelleştirilmiş bir simülasyon geliştirilmiştir. Simülasyonda ilk olarak istenilen sayıda odaya sahip bir ev oluşturulabilmekte ve bu eve istenilen sayıda ve farklı görevleri olan akıllı ev bileşenleri eklenebilmektedir. Daha sonra bu evi kullanacak sanal bireyler ve bu bireyler için haftalık yaşam senaryoları oluşturulabilmektedir. Tüm bu işlemlerin ardından sistem verilen girdiler doğrultusunda gerçek zamanlı olarak bir akıllı evi simüle etmektedir. Simülasyon sırasında istenilen yapay zekâ algoritmaları sistem üzerinde çalıştırılabilmekte ve yaptıkları işlemler takip edilebilmektedir. Ayrıca sisteme istenilen her an senaryolar dışında farklı şartlar oluşturmak için müdahale edilebilmektedir. Çalışmada son olarak geliştirilen simülasyon bir ay boyunca çalıştırılmış ve herhangi bir sorun çıkmadan belirlenen senaryolara göre işlemleri gerçekleştirerek yapay zekâ algoritmalarını çalıştırdığı tespit edilmiştir.

With the ever-evolving technology, homes where most of the human life was spent have changed and the concept of smart homes have emerged. In addition to this, artificial intelligence algorithms have been used in smart homes in order to be able to perform many tasks automatically and to produce specialized solutions to residents who live in the house. In order for the artificial intelligence algorithms to work properly, they must be continuously tested and developed under different living conditions. The realization of the algorithm tests in real environments bring many problems and reduce the efficiency. Algorithm development and improvement can also be done in a simulation environment for smart homes as done in similar situations in many different disciplines. In this study, a customized simulation has been developed to test artificial intelligence algorithms for smart homes. In the simulation, a house with the desired number of rooms can be created and smart home components with the desired number and different tasks can be added to this house. Then, virtual individuals who will use this simulated house and weekly living scenarios for these individuals can be created. After all these operations, the system simulates a smart home in real time according to the directives from outside operators. During the simulation, the desired artificial intelligence algorithms can be run on the system and their operations can be monitored. In addition, the system can be intervened from the planned scenarios to create desired conditions at any time. In the study, the simulation was run for over a month and it was demonstrated that the artificial intelligence algorithms were executed successfully by performing the operations according to the determined scenarios without any problems.