スマートホームデバイスはインターネットなしで動作すべき

Smart home devices should work without the internet

Oct 20264506 words23 min readSpencer Kittleson

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［画像: はさみが「No Internet, No Problem」という文字の下でイーサネットケーブルを切っている。］

Scissors cutting an ethernet cable under the words No Internet, No Problem.

AI;DR: I wrote the first draft, AI helped me edit and rewrite it, and I made the final pass. The rules, setups, and talks are my own.

AI;DR：最初のドラフトを私が書き、AIが編集と書き直しを手伝い、私が最終確認を行いました。ルール、セットアップ、および講演内容はすべて私自身のものです。

TLDR; 私の家のコアとなるものは、ベンダーのサーバーに依存していません。インターネットがダウンしても、家は動き続けます。それが約10年前からのルール1であり、他のルールもそこから生まれました。この記事では、そのルールと、ホームオートメーションについて行った両方の講演をスライドごとに紹介します。

Why local

私のNest連携は、GoogleがAPIを壊すまで動作していました。それが今、私が計画を立てる上での失敗点です。講演ではさらにいくつかの例があります：Samsungの冷蔵庫が自身の画面にTLS証明書エラーを表示したこと、Camp Chefのグリルコントローラーが温度を表示するためにWi-Fiを必要としたことです。

重要なものはすべて、私が所有するハードウェアで動作します。それはESPボード上のTasmota、MQTTブローカー、そしてRaspberry Pi上のNode-REDです。AlexaやいくつかのAWSサービスなど、一部のクラウドサービスも使用しています。Alexaはスイッチをオンにするための一つの方法に過ぎません。それがダウンしても、壁のスイッチや壁のダッシュボードは引き続き機能します。

The rules

最初の講演から、2番目の講演で再述されたルールです。

1. インターネットがなくても問題ない。コアなものはインターネットを切断しても動作する必要がある。Alexaは入り口の一つになり得るが、唯一の入り口であってはならない。
2. 新しいものを追加するときに、古い方法を削除しない。誰かがスマート電球に電力を供給し続けるために壁のスイッチをテープで固定した場合、私はこのルールをスキップした。
3. アジャイルであること。部屋の使い方は変わり、人々は出入りするため、すべてを変更するのに安価でなければならない。
4. 自動化をチェックすること。かつて、同じ庭のポンプに4つのスケジュールされたトリガーが当たっていたことがある。
5. 例外は例外でなければならない。ルールを破ることはできるが、6ヶ月後でも同意する理由がある場合に限る。

5年後、より多くの人が家に住むようになってから追加されたルールです。

6. クラウドデバイスにはログ付きのAPIが必要。そうでなければインストールされない。家の中にブラックボックスは欲しくない。
7. 設定は5つのベンダーアプリではなく、1つの場所に保存される。
8. 複数のアクセス方法：アプリ、Alexa、QRコード、またはNFCタグ。
9. 同じ手順を何度も繰り返すなら、それはルーチンになる。
10. デバイスはポイントツーポイントではなく、MQTTでパブリッシュ/サブスクライブする。
11. 1年以上交換なしで持たないバッテリーは使用しない。誰も午前2時にドアセンサーのバッテリーを交換したくない。

最もよく聞かれるビルドはTasmotaスプリンクラーコントローラーです。これは両方の講演に含まれており、ガレージドアの設定も同様で、これは約同じくらいの期間動作しています。

Talk One: Home Automation

［画像: Home Automation, for fun and convenience］

このどれも必要としている人はいません。私は、バックグラウンドで動作するものを構築するのが好きなので、これを行っています。そして、すべての自動化は、解決されたときに実際の報酬が得られる小さなパズルです。

［画像: Connected Everything collage of icons］

これは講演全体の背景です。スマートフォン、ラップトップ、タブレット、サーモスタット、ロックはすべて、必要時に利用可能かどうか分からないクラウドと通信します。接続性は問題ありません。プラグを差し込む前に、何にオプトインしているかを知っておくだけです。

［画像: Nest thermostat, Amazon smart plug, and Yale smart lock keypad］

ほとんどの人は、サーモスタット、プラグ、ロックから始めます。それは良い出発点です。それぞれが独自のアプリと独自のアカウントを持っています。

［画像: Privacy, Integration/Flexibility, and Cost triangle］

追加する各デバイスは、この三角形のどこかに位置します。クラウドカメラは安価で便利ですが、プライバシーを犠牲にします。自分でフラッシュしたスイッチはセットアップに時間がかかりますが、その見返りに何にでも統合できます。購入前にデバイスがどこに位置するかを把握します。

［画像: 「Leave Switch On, This is BAD」と書かれたメモと一緒にテープで固定されたライトスイッチ］

誰か（しばしば私自身）がライトを自動化し、スマート電球が常に電力を供給されるように壁のスイッチをテープで固定しなければなりませんでした。部屋に入ってスイッチが何も機能しなかった経験があるなら、これがその理由です。

［画像: Wemo Wi-Fi Light Switch retail box］

テープで固定されたスイッチのより良い解決策は、この種の壁内Wi-Fiスイッチです。壁のスイッチは通常のやり方で機能し続け、自動化のためのフックも得られます。スマートプラグよりも設置に手間がかかりますが、誰も手が覚えた操作をやり直す必要はありません。

［画像: No Internet, No Problem: scissors cutting an ethernet cable］

ルール1であり、私が曲げないルールです。インターネットがダウンしても、私のライトは点灯します。

［画像: Must Be Agile: sticky notes on a planning board］

ホームオートメーションは決して完了しません。部屋の使い方は変わり、人々は出入りし、新しいデバイスが登場します。構築したものはすべて、変更するのに安価でなければなりません。

［画像: Node-RED flow for Garage Cool Off logic］

ガレージの冷却フローは手動トリガーから始まり、ドアが閉じているかどうかを確認します。そこからドアを開け、待機し、ファンをオンにするか、冷却がすでに実行中の場合は通知を送信します。これは小さなフローで、ガレージが過熱するのを一度以上防いでくれました。

［画像: Node-RED garage sensor flow feeding Grafana, plus an Opens counter and On Status chart］

ドアセンサーとリードスイッチは両方とも、グローバルなgarage-closedフラグを設定し、Grafanaにログを記録する変換ステップに報告します。その下は、数日間の実際のチャートです：21回のオープンがあり、それぞれが発生したときのスパイクが表示されています。ほとんどの人はこの部分をスキップしますが、アプリを開かずにガレージを開けっ放しにしたかどうかを私に教えてくれるのはこの部分です。

［画像: Node-RED scheduled injects feeding a Garden Water Pump node］

4つのスケジュールされたトリガーがすべて同じポンプノードを指しています。5つの自動化が1つのデバイスを奪い合ってしまうのは簡単です。時々、フローを見て、それらがまだ一緒に意味をなすかどうかを尋ねます。

［画像: Captain Jack Sparrow meme: The Rules, more of what you'd call guidelines than actual rules］

私はこれらのルールのすべてを何度も破りました。それらはガイドラインです。

［画像: Node-RED logo, a Phillips Hue IFTTT-style applet, and an Alexa routine editor］

「イベント発生、アクション実行」と言うための3つの方法です。Node-REDは私の主なツールです。AlexaルーチンとIFTTTスタイルのコミュニティアプレットは、ゼロから何かを構築したくない場合にカバーします。

［画像: MQTT publish/subscribe diagram with a temperature sensor, broker, and two subscribers］

MQTTは、コンポーネントを疎結合に保つものです。温度センサーは発行し、誰が聞いているか気にしません。電話とバックエンドシステムの両方が同じトピックを購読でき、センサーは追加のロジックを必要としません。スプリンクラーコントローラーは、スプリンクラー投稿と同じパターンに基づいています。

［画像: Sonoff Mini Wi-Fi DIY smart switch and a Node-RED fireplace flow］

Sonoff Miniは、暖炉の既存の配線の中に隠せるほど小さいです。このフローにより、ダッシュボードまたはAlexaのどちらでもオン/オフできます。これは後で「記憶に残る自動化」リストに載ります。なぜなら、音声でオンにできる偽の火は、良いパーティーの小道具になるからです。

［画像: Sprinkler controller wiring, a 3D PCB render, the Tasmota web UI, scheduled nodes, and a bare PCB layout］

スプリンクラー全体のビルドは1つのスライドに収まります：エンクロージャー内のリレーとESPモジュール、3Dボードレンダリング、BME280センサー読み取り値を含むTasmota UI、ポンプに供給するNode-REDスケジュール、そして完成したPCBレイアウト。スプリンクラー投稿には、カスタムファームウェアよりもTasmotaを選んだ理由を含む、完全な解説があります。

［画像: The Rules Guidelines Recap bullet list］

リキャップスライドは、5行で講演全体を表しています。私は、他のルールよりも頻繁に最初のルール（古い方法を削除しながら新しい方法を導入しない）を不注意に破り、そのたびに後悔しています。最後のルールは、他の4つのルールを正直に保ちます。「急いでいた」は例外とはみなされません。

［画像: Memorable Home Automations bullet list］

ハイライトリール：心拍数が低すぎると点滅するライト、雨が降っている場合は水やりをスキップするスプリンクラー、電話は近くにあるが車は近くにない場合に開くガレージ、室内ガーデンのためのライトと水、ファンをオンにする空気質センサー、裏庭の景観照明、リビングルームのLEDストリップが暖色と寒色の間で変化するもの、ベンダーアプリではなく電力使用量に基づいた洗濯機と乾燥機の通知、3Dプリンターの状態ライト、ACと暖房の監視、そして途中で連携された多数のAWSサービス（Alexa、Polly、S3、IoT、Cognito）。Nest連携には追悼文があります：「GoogleがAPIを壊すまで」。すべてのホームオートメーション担当者は、最終的にその文章を書きます。

［画像: Questions? Feedback!］

これが講演1でした。講演1の「記憶に残る自動化」スライドのほとんどすべてが、後に新しい障害モードを獲得したり、交換されたりしました。それが続編がある理由です。

Talk Two: Home Automation, The Sequel

［画像: Home Automation, The Sequel］

2つの講演の間には十分な時間が経過し、私が話すための異なる問題リストができました。

［画像: Meme: When robots take over the world, Marvin the android saying he could calculate your chance of survival but you won't like it］

より多くのデバイスは、私をループに入れずに決定されることが増えることを意味します。それは少し不安ですが、ほとんど無害です。

［画像: Recap section divider］

まず、講演1でカバーされた内容を簡単に振り返ります。

［画像: Connected Everything collage, reused from talk one］

以前と同じスライドですが、アイコンが増えています。

［画像: A printer-pickup note taped to a pole, a Samsung fridge showing a certificate warning, and a Camp Chef grill WiFi controller］

他の皆もこれを経験しています。冷蔵庫のスマートディスプレイがTLS証明書エラーを表示します。グリルコントローラーは温度を伝えるためにWi-Fiが必要です。誰かがインターネット接続されたプリンターについて、ログアウトを忘れたというメモをポールに貼り付けていました。これらは実際のデバイスです。

［画像: The Rules bullet list recap］

これらは講演1の必須ルールと推奨ルールで、少し言葉遣いがタイトになっています。講演1を見ていない聴衆もいたため、再掲しました。

［画像: What has changed? That's why I'm here today］

ルールは同じままでした。それらが生き残る必要があった条件は、より困難になりました。

［画像: Einstein quote: We cannot solve our problems with the same thinking we used when we created them］

私のオリジナルのセットアップの多くは、一人暮らしを前提としていました。それが変わると、シングルユーザーシステムをマルチユーザーシステムにパッチする必要があり、次の数枚のスライドはその様子を示しています。

［画像: Some of those problems: more foot traffic, more keys needed, longer absences, water flooding］

人が増えると、往来が増え、管理すべき物理的な鍵も増えます。長期間の旅行は、誰も気づかずに失敗する可能性のあるものにリスクをもたらしました。水漏れの恐怖が、ついに漏水検知と在室検知を真剣に考えるきっかけとなりました。

［画像: Captain Jack Sparrow meme again: The Extended Rules, still guidelines］

新しいルールセットでの同じジョークです。最初のルールは1年後に生まれました。これらは5年後に生まれました。

［画像: The Extended Rules bullet list］

これらは、この記事の冒頭にあるルール6から11です。家が一人から複数になった後に書きました。

［画像: Examples section divider］

次は具体的なビルドです。これは講演で最も好きな部分です。

［画像: A DIY motorized outdoor rig, a UV grow light over plant leaves, and a purple UV strip under cabinets］

屋外照明用のモーターとPVCパイプのリグ、観葉植物の上にクリップされたUV育成ライト、キャビネットの下のパッシブ殺菌用のUVストリップ。それぞれが小さく具体的な問題を解決しており、ホームオートメーションがその価値を発揮するのはこの点です。

［画像: Sprinkler build collage, reused from talk one］

講演1と同じスプリンクラーのスライドです。書き直しがほとんど必要なかった数少ないビルドの1つなので、再掲しました。

［画像: A wall-mounted presence sensor, a robot vacuum on carpet, and an AirGradient air quality sensor kit with dashboard］

コンソールに置かれたセンサー、誰も頼まずに床を掃除するロボット掃除機、そしてCO2センサー、粒子センサー、マイクロコントローラーから組み立てたAirGradientキットとその小さなダッシュボード。空気質キットは、ここにあるものの中で最も安心感を与えてくれました。

［画像: Wall-mounted tablet dashboard next to a Nest thermostat set to 80］

このダッシュボードは、家の中で他のどのアプリよりも多くのアプリを置き換えました。ガレージドアのトグル、サイドドアのロック解除、フロントロックのトグル、すべてのライトのオン/オフ、明るさスライダー、コーヒーバーのカラーピッカー、リビングルームの暖色から寒色へのスライダーがあります。すべてがサーモスタットの隣に取り付けられた安価なタブレット1台で動作するため、誰も5つのアプリを漁る必要はありません。

［画像: A large wall-mounted TV with warm backlighting glowing against the wall］

テレビの後ろのアンビエント照明は、独自のリモコンを持つのではなく、同じ自動化システムに接続されています。これは、生活の質を大きく向上させる小さな変更です。

［画像: A Schlage deadbolt with a physical key and a black touchscreen smart lock with multiple unlock methods］

スマートロックは、数枚前のスライドにあった「人が増え、鍵が増える」問題から生まれました。新しいロックは、パスワード、アプリ、キーカード、またはメカニカルキーを受け付けるため、家の誰もが使いやすい方法を使用できます。

Hardware section divider

次の数枚のスライドは部品箱で、自分で構築したい人のためのものです。

［画像: ESP32 D1 mini board, a dual-outlet smart plug, and a Raspberry Pi 4］

ESP32 D1 miniはカスタム用途に対応します。スマートプラグは、カスタムが必要ない場合の既製品のショートカットです。Pi 4はNode-REDとGrafanaを実行します。

［画像: A 100ft RGB LED strip kit, a tray of TO-220 power transistors, and relay modules with header pins］

アンビエント照明用のLEDストリップ、高電流負荷用のパワートランジスタ、そしてマイクロコントローラーが主電源電圧を安全に切り替えられるようにする小型リレーモジュール。

［画像: A resistor kit, a DIY wire and cable color kit, and an electrolytic capacitor kit］

部品箱の残り：抵抗器のアソートメント、後で回路を追跡できるように色分けされたワイヤー、そして平滑化とタイミング用のコンデンサキット。

［画像: Software bullet list: NodeRed, Grafana, Tasmota, Telegram, Python, Javascript, Vendor specific Apps］

Node-REDはフローロジックを処理し、Grafanaは可視性を提供します。Tasmotaは自分でフラッシュしたすべてのもののファームウェアであり、Telegramは通知を送信し、PythonまたはJavaScriptはフローにきれいに収まらないグルーコードを補完します。

［画像: Node-RED flow for the Garage tab with sensors, Tasmota topics, Telegram notifications, and light counters］

これが現在のガレージフローです。ドアセンサーとリードスイッチは、Grafanaとグローバルなクローズドステートへの変換にフィードします。トグルノードはTasmotaコマンドトピックに直接発行します。通知はTelegram送信者とオーディオチャイムに分岐し、ライトオンカウンターは深夜にリセットされます。上部のエディタタブ（Lights, Sensors, Garage, Sprinkler, NFC Tags, Door Lock Security）は、講演1の単一のガレージ冷却フローからどれだけ成長したかを示しています。

［画像: Grafana dashboard grid with humidity, temp, dew point, pressure, gas, air quality, energy, opens, and on-status panels］

すべてが順調かどうかを知りたいときに、このダッシュボードを確認します。湿度、温度、露点、気圧、ガス、空気質、エネルギー消費、ドアの開閉、オンステータスの履歴が片側に表示され、もう片側にはそれらの履歴が表示されます。推測にうんざりしたので、これを構築しました。

UX section divider

ダッシュボードとGrafanaパネルは私には機能します。家の中の他の人は、ただライトをつけたいだけです。

［画像: Close-up of the wall dashboard status screen, a sheet of NFC tags with a QR code, and an Echo Dot］

これは「複数の対話方法」ルールをハードウェアで実現したものです。壁のタブレットは、近くにいる人向けです。NFCタグとQRコードはタップしてトリガーできるショートカットを提供し、Echo Dotは家と話すことを好む人向けです。

Tools section divider

最後のセクション：これらすべてを構築およびデバッグするために使用するツールです。

［画像: A soldering iron and stand, a 3D printer mid-print, a digital multimeter, and a precision screwdriver kit］

はんだごては恒久的な接続用、3Dプリンターは購入できないエンクロージャーやブラケット用、デジタルマルチメーターは動作しない場合用、精密ドライバーキットはメーカーが分解させたくなかったデバイス用です。

［画像: Questions? Feedback!］

これで両方の講演が終わりました。10年以上離れています。ルールはほとんど変わりませんでしたが、それらが処理する必要のある問題のリストは増え続けました。

3回目の講演が予定されており、今回はエージェント的なユースケースを中心に構築されます。AIエージェントがスイッチを操作する場合でも、同じルールが適用され、それが実現するとさらに新しいルールがいくつか生まれると予想しています。

What readers told me

LinkedInで「インターネットなしでも問題ない」というルールを共有し、デバイスに見られる最も無意味なインターネット依存性について尋ねました。数十人が回答しました。Hacker Newsのスレッドでもさらに追加されました。以下がその結果です。

Everyone has one

ほとんどの例は、アプリ、アカウント、またはサーバーの背後にロックされた基本的な機能でした。

• メーカーの電話アプリのバグのために温度を変更できない冷蔵庫。
• インターネットがダウンすると入力すら切り替えられないテレビ、さらに、単なるHDMIモニターとして機能するためにもサインインが必要なテレビ。ある読者の古いスマートテレビはアプリが死んでいますが、通常のテレビとしては機能します。これはデバイスがどのように失敗すべきかを示しています。
• ローカルネットワークからアプリが動作しない暖房システム。
• Home Assistantから制御してもインターネットが必要なキッチン換気扇と食器洗い機。
• 隔離されたネットワークではセットアップできないスマートプラグ。
• Bluetoothデバイスを延々と検索するため、ノイズキャンセリングをオンにできないノイズキャンセリングヘッドフォン。
• 初回使用またはファームウェアアップデートのためにクラウドログインが必要なシンセサイザーとMIDIキーボード。
• アプリ経由でしか動作せず、会社が倒産したら動作しなくなったミートサーモメーター。

ミートサーモメーターが最も気にかかります。ハードウェアは会社よりも長生きしましたが、それでも動作しなくなりました。

Rules readers added

• オフラインファースト、インターネットは追加機能のために。デバイスは単独で主要なジョブを実行すべきです。
• すべてのサードパーティ依存性をリスクと見なす。APIは変更されるため、ローカルフォールバックまたは明確な低下モードを計画する。あるモバイル開発者は同じように作業しています：コアアクションはオフラインまたはキャッシュから動作し、追加機能のみが接続を待ちます。
• オフラインで動作する必要があるものを決定する。私の答えは、オン/オフ、温度と安全制御、そしてゲストがアプリを学ぶことなく使用する必要があるものすべてです。ある読者が言ったように、訪問者がアプリのアカウントなしで何かをオンにしたり温度を調整したりできない場合、その設計は失敗しています。
• 私の最初の2つのルールのより厳格なバージョン：すべてのコア機能はWi-Fiまたはオートメーションサーバーが停止しても動作し、スマート機能は決してダンプ機能を奪わない。壁のスイッチはライトを直接制御し、自動化がそれを切り替えられるようにすべきです。自動化にリクエストを送信するだけのスイッチは失敗します。その読者は、私のスプリンクラーコントローラーもこの基準を満たしていないと言っています。ローカルAPIとデバイス自体の完全な制御を備えた唯一のスプリンクラーコントローラーはRainMachineでしたが、それはもうありません。
• 捨てる際にクリーンアップする。まず接続されたプリンターをアカウントから削除する。放棄された接続デバイスは、攻撃者にとって簡単な侵入口になり得ます。

Practical tips

• ローカルプロトコルを使用する。ある読者は、クラウドを必要としないスイッチは年々同じように動作するため、Wi-FiよりもZigbeeとZ-Waveを推奨しています。別の読者は、インターネットなしではセットアップできないスマートプラグにZigbeeを使用しています。
• LLMにファームウェアを見つけさせる。ある読者は、仕事をするのに十分な安価なハードウェアを購入し、アプリについて不平を言うレビューを無視し、LLMにローカルファーストのカスタムファームウェアを要求します。これは彼らのスイッチ、サーモスタット、空気質モニター、温度計、窓用ファンで機能しました。彼らは、最初からローカルだったハードウェアに約2.5倍支払ったでしょう。
• 古いNestサーモスタットには抜け道がある。No Longer Evilは、Nest Gen 1およびGen 2サーモスタット用のオープンソースファームウェアです。
• スマートテレビは調教できる。テレビをリセットし、ネットワークに接続しないでおけば、入力の問題はなくなります。
• リモートアクセスはローカルに留まるためのコストです。私はルーターでTailscaleを使用し、個々のデバイスはTailnetから外しておきます。ある読者はOpenWrtでOpenVPNを実行しましたが、それは扱いにくいと感じ、現在はTailscaleを試しています。
• 埋めるべきギャップがある。ある読者は、MQTTを備えた、すべてに対応するオープンなRaspberry Piイメージの既製製品に喜んでお金を払うでしょう。DietPiとOpenWrtはそれに近いですが、フットプリントは小さいですが、始めるにはある程度の理解が必要です。別の読者は、ウォーターヒーターやルーターのように、家と一緒に発送されるハブを望んでいました。Home Assistantはそれに近いハブハードウェアを販売しています。
• 修理する権利がより大きな戦いです。読者は、企業が購入したものからあなたを締め出すのを防ぐための、修理する権利運動やFULU Foundationのようなグループを指摘しました。

Counterpoints

接続性には実際の用途があります。接続されたミートサーモメーターがあれば、ステーキが焼けている間に試合を見ることができます。同じ読者は、調理中にソフトウェアを更新するオーブンも持っていました。ある読者は、これらすべての背後にあるビジネスモデルを指摘しました：企業は製品を売るよりもサービスを売りたいと考えています。別の読者は、接続されたデバイスからの離脱は、消費者からの苦情よりもレジリエンスの懸念から来ると予想しています。なぜなら、接続された家が多すぎるとターゲットになるからです。そして、ある人は接続された家電を完全に避け、コンピューターと電話だけをオンラインに保っています。

Devices I’ve used

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これらは私のホームオートメーションビルドに使用した部品で、プロジェクトごとにグループ化されています。

Sprinkler controller

Lights, switches and plugs

Garage door

Around the house

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