Nhiệm vụ của các bộ cảm biến là thu nhận thông tin về các chỉ số quan sát được. Ví dụ: trong trường hợp điều hòa nhiệt độ trong phòng, các bộ cảm biến có thể đóng vai trò của nhiệt kế điện tử. Các chỉ số theo những kênh liên lạc khác nhau (kênh radio, Wi-Fi…) được truyền tới hệ thống xử lý thông tin (tức là “bộ não điện tử” - đầu mối phân tích các chỉ số nhiệt độ, tốc độ thay đổi nhiệt độ…) Theo các kết quả phân tích, “bộ não” sẽ truyền lệnh tới những đơn vị tương ứng, ví dụ thiết bị sưởi. Bởi vì nhà thông minh có thể tự điều hòa không chỉ nhiệt độ, mà cả độ ẩm không khí, việc chiếu sáng căn phòng, tiêu thụ nước… Trong mỗi tiểu hệ thống như vậy đều có thể có “bộ não điện tử” riêng, Ví dụ, việc cuốn rèm trên các cửa sổ có ảnh hưởng nhất định tới nhiệt độ trong phòng.
Kết nối hai tiểu hệ thống khác biệt như vậy có thể là một bài toán nan giải.
Do đó, các nhà xây dựng thường thiết kế nhà thông minh với một “bộ não trung tâm” có thể xử lý các chỉ số truyền về từ nhiều bộ cảm biến, có thể phân tích chúng và thông qua biện pháp giải quyết tối ưu. Nhược điểm việc tập trung hóa là nếu “bộ não trung tâm” gặp sự cố thì cả hệ thống điều khiển của nhà thông minh sẽ rối loạn. Để tránh điều này, có thể áp dụng hệ thống kép, song giá thành ngôi nhà khi đó sẽ bị đội lên rất nhiều, và toàn bộ hệ thống cũng trở nên phức tạp hơn. Xây nhà thông minh là một công việc phức tạp, đòi hỏi yếu tố khoa học kỹ thuật rất cao cũng như chi phí đầu tư rất lớn. Chính vì thế, trong nhiều trường hợp, nhà thông minh được xây dựng theo từng phần riêng biệt - bắt đầu từ hệ thống điều khiển điện gia dụng trong nhà; tiếp tới là các hệ thống điều kiển thiết bị sưởi, điều khiển chiếu sáng…
Thông thường, trong nhà đã có một hệ thống bảo vệ an ninh (chống trộm cắp…). Nhà thông minh không sử dụng hệ thống này. Điều này đặc biệt thuận tiện, bởi vì các hệ thống bảo vệ an ninh thường có các bộ cảm biến giống hệt các bộ cảm biến trong hệ thống điều khiển của nhà thông minh.
Như vậy, một trong những yếu tố then chốt của nhà thông minh là các bộ cảm biến. Xu hướng cơ bản hiện nay là bố trí các thiết bị này tại những vị trí khác nhau trong căn nhà. Các chuyên gia máy tính mới đây đã nhận được bằng phát minh cho sàn nhà cảm ứng, nhờ đó có thể xác định kích thước và trọng lượng của những người sống trong ngôi nhà. Hệ thống này cũng cho phép các thiết bị trong nhà kiêm thêm nhiều chức năng mới. Trong nhiều trường hợp, hệ thống ứng dụng thông tin của sàn cảm ứng có khả năng phân biệt người quen với người lạ. Nếu đột ngột phát hiện ra người nằm trên sàn, trong trường hợp khẩn thiết hệ thống sẽ phát tín hiệu gọi cấp cứu.
Yếu tố quan trọng tiếp theo để triển khai hệ thống xử lý thông tin truyền từ các bộ cảm biến là ứng dụng rộng rãi thiết bị quay phim (thường được sử dụng trong các hệ thống an ninh). Việc này được tạo điều kiện khi công suất tính toán của các “bộ não điện tử” gia tăng, và các phép toán xử lý được hoàn thiện.
Năng lực tính toán không ngừng được nâng cao của các “bộ não điện tử” cho phép các cơ quan này giải được những bài toán đa dạng, bao gồm cả việc nhận biết hình ảnh (khuôn mặt của từng thành viên sống trong nhà). Một trong những điều kiện quan trọng nhất trong chức năng điều khiển của các “bộ não điện tử” là bảo đảm chương trình được các bộ não ứng dụng. Tuy nhiên, sự thay đổi từ nhà sản xuất này sang nhà sản xuất khác dẫn tới sự thiếu đồng bộ, và đưa tới những khó khăn khi kết nối các tiểu hệ thống khác nhau trong một ngôi nhà thông minh. Microsoft - Tập đoàn nổi tiếng thế giới đã chỉ ra rằng: đại đa số người sử dụng điện thoại thông minh khi không ở trong nhà sẽ không thể xem video từ camera an ninh của mình.
Để cải thiện tính đồng bộ của những tiểu hệ thống khác nhau trong cùng một ngôi nhà, đồng thời nâng cao sự thuận tiện khi sử dụng, Microsoft nghiên cứu hệ thống điều khiển mới dành cho các ngôi nhà thông minh - HomeOS. Hệ thống này sẽ đảm bảo việc điều hành các tiểu hệ thống cũng như các thiết bị khác nhau một cách tập trung; và việc điều hành được lập trình để đạt thuận lợi tối đa.
Liệu Microsoft có thành công trong việc xây dựng hệ thống này như thành công với hệ điều hành Windows hay không? Câu trả lời ở thì tương lai. Còn hiện tại, nhiều nhà sản xuất đang cố gắng hướng tới một điều gì đó của riêng mình. Hãng Panasonic đã lập hệ thống SMARTHEMS - cho phép tối ưu nhu cầu tiêu thụ năng lượng.
Công nghệ internet trong vài năm gần đây đã được ứng dụng rộng rãi nhằm kết nối các thiết bị khác nhau trong một ngôi nhà thông minh - thường có sự hỗ trợ của việc kết nối mạng không dây. Các chuyên gia Đức đã thực hiện kết nối không dây thành công để điều khiển các ổ cắm điện nhờ ứng dụng phiên bản mới IPv6. Việc cung cấp điện tới các thiết bị gia dụng được nối với các ổ cắm này có thể điều khiển từ xa bằng điện thoại thông minh hay máy tính bảng.
Điện thoại thông minh phát triển rộng khắp trong những năm gần đây đã khiến nó trở thành một trong những thiết bị kiểm soát và điều khiển nhà thông minh phổ biến nhất. Con người có thể điều hành mọi hoạt động của ngôi nhà mà không cần rời khỏi vị trí nào đó trong nhà, thậm chí khi đang ở xa mà không cần mang theo thiết bị phụ trợ nào khác.
Tuy nhiên, bài toán chung cho tất cả các hệ thống điều khiển từ xa là độ tin cậy và độ an toàn của hệ thống liên lạc. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống liên lạc có sử dụng kênh radio. Kẻ trộm có thể nghe lén các cuộc liên lạc; trong trường hợp ngoại lệ có thể phá mã khóa để xâm nhập vào hệ thống điều khiển nhà thông minh.
Yếu tố con người vẫn có ý nghĩa quan trọng, cho dù khoa học kỹ thuật ngày càng tiến xa. Bởi vì các công nghệ cao ra đời chỉ hướng tới mục tiêu duy nhất - thỏa mãn nhu cầu của con người, và quan trọng là các nhu cầu này hướng tới phúc lợi cho con người thụ hưởng.
Một trong những nhân tố thúc đẩy nhà thông minh phát triển mạnh tại các nước tiên tiến là dân số già đi nhanh chóng. Nhiệm vụ đặt ra cho các quốc gia này là bảo đảm điều kiện sinh hoạt hợp lý cho người có tuổi; và nhà thông minh là một giải pháp đúng đắn.
Các nhà khoa học đang tích cực nghiên cứu các mặt khác nhau của đời sống con người - đặc biệt là người có tuổi - trong nhà thông minh. Hệ thống nào ưu việt nhất đối với họ? Bởi rất nhiều người gặp khó khăn khi điều khiển ngôi nhà bằng điện thoại thông minh. Cần có những phương án khác, chẳng hạn ứng dụng robot. Đây là công nghệ hoàn toàn mới mẻ, song không phải không có mặt trái. Cuối năm 2012, các nhà nghiên cứu thuộc Đại học Bách khoa Georgia (Mỹ) đã có một nghiên cứu thú vị. Họ chiếu video về khả năng của robot cho một số người có tuổi xem, sau đó hỏi những khán giả này xem mong muốn robot sẽ giúp đỡ làm các công việc trong nhà như thế nào. Câu trả lời thật bất ngờ, song không ngoài dự đoán: Ngoại trừ những việc đơn giản, những người được hỏi đều tỏ ra thích được "người thật" giúp đỡ hơn, bởi công nghệ robot hiện nay chưa thể đưa ra những thiết bị có khả năng giải quyết những nhiệm vụ phức tạp.
Tại các nước EU, một dự án đang được triển khai - robot giúp việc cho người có tuổi, có tên Hector. Tập đoàn CompanionAble đang có kế hoạch đưa Hector vào hệ thống điều khiển nhà thông minh với bộ điều khiển từ xa. Việc thử nghiệm loại robot mới này đang đi vào giai đoạn kết thúc tại Bỉ và Hà Lan. Trong tương lai không xa, trong các ngôi nhà thông minh sẽ xuất hiện thêm những "người giúp việc thông minh" cho con người.
Theo O.Andrey (Báo Xây dựng Nga số 1 (1/1/2013))