Un progetto di casa intelligente vince a una fiera della scienza quando risponde con un numero, non quando accende una luce. I giudici hanno visto tantissime realizzazioni che si attivano se batti le mani o agiti un braccio. Quello che porta punti è una domanda chiara e misurabile, un test equo con un termine di confronto e dati presentati in modo che il risultato sia credibile. Ora che è arrivata la stagione delle esposizioni del quarto trimestre, ecco come prendere qualsiasi realizzazione funzionante e trasformarla in un vero esperimento, con sei schemi di progetto da adattare.

Che cosa valutano davvero i giudici

Una dimostrazione mostra che una cosa accade. Un esperimento risponde alla domanda se una cosa ne cambi un'altra, e di quanto. È in quello scarto che la maggior parte dei progetti di casa intelligente perde punti. Una luce che si accende quando entri in una stanza è una dimostrazione. «La regolazione della luminosità in base alla luce naturale riduce l'energia per l'illuminazione senza scendere sotto una luminosità utilizzabile?» è un esperimento.

Quando leggi una griglia di valutazione, ricorrono sempre le stesse voci: una domanda precisa, un'ipotesi, un termine di confronto, le variabili tenute fisse, misure ripetute e un'analisi onesta di ciò che dicono i numeri. Costruisci per quelle voci, non per l'effetto scenico.

Trasformare «funziona» in una domanda misurabile

Scegli una grandezza a cui puoi associare un'unità di misura, poi imposta il progetto come un confronto. Buone grandezze per una realizzazione domestica sono:

• Energia consumata — stimala come la potenza nominale del dispositivo moltiplicata per il tempo di accensione. Non serve un contatore sofisticato per confrontare i tempi di accensione di due configurazioni.
• Tempo di risposta (latenza) — i secondi tra un evento scatenante e la reazione del sistema, cronometrati o ricavati dai marcatori temporali registrati.
• Affidabilità — su un numero prestabilito di prove, quante ne ha rilevate, quante ne ha mancate e quante volte è scattato a vuoto.
• Qualità della regolazione — con quanta precisione mantiene una temperatura, un livello di umidità o una luminosità obiettivo, e di quanto la supera.

Ognuna di queste ha bisogno di un riferimento con cui confrontarsi. «Il mio ventilatore è intelligente» non significa niente di per sé. «Il mio ventilatore mantiene la stanza entro una banda più stretta rispetto all'accensione manuale» è verificabile.

Sei progetti di casa intelligente per la fiera della scienza

Ognuno di questi si costruisce in un fine settimana e si misura nell'arco di qualche sera. Il punto sono le due colonne centrali: abbinare una domanda misurabile a un termine di confronto onesto.

Progetto	Domanda misurabile	Che cosa misurare	Termine di confronto
Luce regolata sulla luce naturale	La regolazione automatica a una luminosità impostata consuma meno energia in una giornata rispetto a una lampadina fissa sempre accesa?	Tempo di accensione e potenza; livello di luce	La stessa lampadina su un interruttore manuale
Luce attivata dal movimento	Quanto tempo di accensione fa risparmiare il controllo a movimento rispetto a lasciare la luce accesa, e quanto spesso non rileva una persona?	Minuti di accensione all'ora; mancati rilevamenti e falsi scatti	Luce lasciata accesa per l'intera sessione
Ventilatore a controllo di temperatura	Il controllo ad anello chiuso mantiene una temperatura obiettivo con più precisione rispetto all'accensione manuale?	Temperatura nel tempo; sovraelongazione; tempo entro la banda	Accensione e spegnimento manuali da parte di una persona
Irrigazione a umidità del terreno	L'irrigazione attivata dall'umidità consuma meno acqua di un programma giornaliero fisso, mantenendo il terreno in una banda sana?	Volume d'acqua; letture di umidità del terreno	Irrigazione fissa una volta al giorno
Timer intelligente per il boiler	Scaldare l'acqua solo in finestre prestabilite consuma meno energia che tenerla calda tutto il giorno, restando comunque calda all'ora della doccia?	Tempo di riscaldamento acceso; temperatura dell'acqua nei momenti d'uso	Boiler lasciato acceso in continuazione
Avviso di porta o finestra	Con quanta rapidità e affidabilità il sistema segnala un'apertura?	Latenza dall'apertura all'avviso; falsi negativi e falsi positivi	Una persona che controlla a vista

Il timer per il boiler merita una menzione particolare per un pubblico sudafricano. Uno scaldacqua è spesso il carico singolo più grande di una casa e, con il load shedding che ci costringe a ragionare su quando si consuma energia, un progetto che sposta il riscaldamento in finestre brevi è insieme misurabile e davvero utile.

Progettare un test equo

Un test equo cambia una cosa alla volta e tiene tutto il resto costante. È facile da dire e facile da sbagliare. Fai funzionare la versione intelligente e il termine di confronto nelle stesse condizioni: stessa stanza, stessa ora del giorno, stesso carico, stessa temperatura di partenza. Poi ripeti. Una prova singola non dice quasi nulla a un giudice, perché una serata anomala può ribaltare il risultato. Punta ad almeno cinque-dieci prove per ciascuna configurazione e registra ogni lettura con un marcatore temporale.

Annota anche le tue fonti di errore. Una finestra rimasta aperta, una giornata nuvolosa, un pomeriggio caldo: nominarle dimostra che capisci il test, e i giudici lo notano.

Presentare i dati in modo che i giudici ci credano

Un grafico semplice batte un muro di testo. Metti la versione intelligente e il termine di confronto sullo stesso grafico, così la differenza si vede a colpo d'occhio, e tieni sotto una tabella delle prove grezze, perché nessuno pensi che tu abbia scelto solo i dati favorevoli. Etichetta gli assi e indica le unità di misura. Chiudi con una frase semplice che risponda alla domanda iniziale e una frase sui limiti di quello che hai trovato. Una foto della tua installazione reale, non un'immagine di repertorio, dice al giudice che l'hai costruita tu.

Su che cosa costruirlo

La maggior parte di questi progetti gira su un solo microcontrollore e pochi sensori: un sensore di luce, un sensore di movimento, un sensore di temperatura, una sonda per il terreno, un contatto reed magnetico. Noi li costruiamo sulla scheda sheenbot∞, che ha gli ingressi necessari e un display integrato per registrare le letture durante una prova, e un kit iniziale dello store copre i sensori più comuni. Se preferisci costruire con una guida, i nostri workshop delle vacanze accompagnano gli studenti in un progetto misurato, dalla domanda al grafico. I consigli qui sopra però valgono con qualsiasi scheda: a fare punteggio è l'esperimento, non la marca del chip.

Lista di controllo per costruire e collaudare

1. Scrivi la domanda come un confronto che contenga un numero.
2. Enuncia un'ipotesi e il risultato che la confermerebbe o la smentirebbe.
3. Costruisci la versione intelligente e un termine di confronto da far girare in parallelo.
4. Fissa tutto il resto: stessa stanza, stessa ora, stesso carico.
5. Esegui almeno cinque-dieci prove per ciascuno e registra ogni lettura.
6. Rappresenta in grafico la versione sperimentale contro quella di confronto; conserva la tabella grezza.
7. Scrivi una frase che risponda alla domanda e una sui limiti.
8. Prova a voce una spiegazione di due minuti che un giudice possa seguire.

In sintesi

I progetti che colpiscono raramente sono i più appariscenti. Sono quelli con una domanda netta, un riferimento onesto e un grafico che rende ovvia la risposta. Scegli una realizzazione dalla tabella, aggiungi un termine di confronto, misurala per bene e avrai qualcosa che un giudice può davvero valutare. Per altri resoconti di progetti, sfoglia la newsroom.

Quante prove dovrei fare?

Più sono, meglio è. Punta ad almeno cinque-dieci prove identiche, così che una lettura strana non decida il risultato. Riporta la dispersione delle tue letture, non solo la media.

E se la versione intelligente non fa risparmiare niente?

Un risultato negativo è comunque un risultato. I giudici premiano un test onesto e ben condotto più di una vittoria costruita ad arte. Spiega perché i numeri sono venuti così e che cosa cambieresti la prossima volta.

Servono internet o un'app?

No. Un progetto che registra su un display integrato o scrive le letture in un file è più facile da ripetere, e più facile da difendere, di uno che dipende dal wifi che regge durante la valutazione.