في الأسبوع الأخير من شهر نوفمبر، عُقد المنتدى الوطني للكمبيوتر العملاق في بيرسلافل-زاليسكي. لمدة ثلاثة أيام، أخبر الناس وأظهروا كيف تسير الأمور مع تطوير أجهزة الكمبيوتر العملاقة في روسيا وكيف يتم تحويل التقنيات التي تم اختبارها على أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى سلع.
تحدث العضو المراسل في أكاديمية العلوم الروسية سيرغي أبراموف عن مشروع “البيت الحساس” (27 نوفمبر). ومن خلال تطوير مفهوم "المنزل الذكي" يقترح مراقبة تجهيزات المنزل وبناء وتذكر أنماط سلوكه والتعلم من أخطائه والتنبؤ بحالته ومشاكله مقدما.
بدأ معهد أنظمة البرمجيات التابع لأكاديمية العلوم الروسية، تحت قيادة سيرجي أبراموف، في إنشاء "بيوت حساسة" في عام 2014، عندما تطلب إصلاح أكاديمية العلوم جلب المشاريع الأكاديمية إلى السوق التجارية. بحلول هذا الوقت، كان لدى IPS RAS تطورات جيدة في شبكات الاستشعار والتحكم في المعدات، وكان يطور التقنيات السحابية والتعلم الآلي.
وفقا لسيرجي أبراموف، تمتلئ المباني السكنية والصناعية بالمعدات التي تعتمد عليها رفاهية المنزل والعمل الهادئ للناس. ورغم أن هذه المعدات "الذكية" تتطور إلى "منزل ذكي"، إلا أنها لا تتمتع بالتحكم الآلي. لا يعرف المالكون حالة الأجهزة ولا يمكنهم مراقبتها بسهولة. كل ما تبقى هو العناية يدويًا بالبنية التحتية بأكملها، مثل تماغوتشي الضخمة، وفحص الآلات وضبطها بانتظام.
هل المنزل الذكي يعمل بشكل صحيح؟ أم أن الوقت قد حان للتدخل؟ هل سيكون هناك حادث قريبا؟ لا يوجد "منزل ذكي" وحده قادر على حل هذه المشكلة، وللإجابة على مثل هذه الأسئلة، هناك حاجة إلى الإشراف والتحليل التلقائي. ولذلك، فإن نظام الكمبيوتر الذي تم إنشاؤه في المعهد يجمع الإحصائيات من أجهزة الاستشعار، ويبني أنماط سلوك الآلات المنزلية ويتعلم كيفية التعرف على هذه الأنماط. ومن خلال التمييز بين السلوك العادي والسلوك الإشكالي والكشف عن التشغيل غير الطبيعي، سينبه الذكاء الاصطناعي صاحب المنزل في الوقت المناسب إلى تهديد محتمل.
"المنزل الحساس" هو "المنزل الذكي" الذي أضيفت إليه الحساسية والقدرة على التعلم الذاتي والقدرة على تجميع نمط من السلوك الصحيح والقدرة على التنبؤ والرد.
(سيرغي أبراموف، عضو مراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم)
لقد اعتدنا على الطريقة التي يحافظ بها "المنزل الذكي" على معاييره: ضبط درجة الحرارة والإضاءة، ورطوبة الهواء الثابتة، والجهد الكهربائي المستقر. يمكن أن يعمل "المنزل الذكي" وفقًا لبرنامج نصي اعتمادًا على الوقت من اليوم أو الحدث (على سبيل المثال، سيغلق صنبور الغاز بناءً على أمر من محلل الغاز). يأخذ "المنزل الحساس" الخطوة التالية - حيث يقوم بتحليل البيانات الحسية ويبني سيناريوهات جديدة للتصنيف: كل شيء يسير كما كان من قبل أو هناك مفاجآت. يتفاعل مع التغيرات في البيئة الخارجية ويتنبأ بالفشل المحتمل، ويخمن الحالات الشاذة في الإجراءات المتزامنة للأجهزة المختلفة. "البيت الحساس" يراقب نتائج عمله ويحذر من المشاكل ويغير السيناريو ويعطي تلميحات للمالك ويسمح للمالك بإطفاء الأجهزة المعيبة.
نحن نحل مشكلة السلوك غير النمطي للمعدات.
(سيرغي أبراموف، عضو مراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم)
يعتمد النظام المقترح على شبكة استشعار توفر قياسات تعتمد على الوقت. على سبيل المثال، يتم تشغيل غلاية الديزل أحيانًا وتسخين المياه، وتقوم مضخة الدوران بدفع الماء الساخن عبر أنابيب التدفئة، وتقوم أجهزة الاستشعار الأولية بالإبلاغ عن كيفية استهلاك هذه الأجهزة للكهرباء. واستنادًا إلى سلسلة من القراءات، يقوم المستشعر الثانوي (البرنامج) بمقارنتها مع الوضع العادي وتشخيص الأعطال. يستقبل المستشعر الثالث (البرنامج) درجة حرارة الهواء الخارجي ويتنبأ بالتشغيل المستقبلي للنظام، ويقيم حمله وكفاءته - وكيفية ارتباط تسخين المرجل بالطقس. ربما تكون النوافذ مفتوحة والغلاية تقوم بتدفئة الشارع، أو ربما انخفضت الكفاءة وحان الوقت لإجراء إصلاحات وقائية. واستنادا إلى انحراف المعلمات المشتقة، يمكن للمرء أن يتنبأ في أي وقت سوف تتجاوز القاعدة.
من خلال تقييم القراءات المتزامنة لأجهزة الاستشعار، يتمكن "المنزل الحساس" من ملاحظة أن مضخة المياه لا تتوقف لأنها تصب الماء مرة أخرى في البئر (من خلال صمام معيب) أو مباشرة على الأرض (من خلال انفجار يضخ). سيكون التشخيص أكثر موثوقية إذا كانت أجهزة استشعار الحركة صامتة وتقوم المضخة بضخ الماء إلى منزل فارغ.
توجد شبكات الاستشعار أيضًا في المنازل الذكية. البنية التحتية السحابية متاحة أيضًا في المنازل الذكية. لكن ما لا تمتلكه "البيوت الذكية" هو الذكاء الاصطناعي، والتعلم الآلي، وتراكم أنماط السلوك الصحيح، والتصنيف والتنبؤ.
(سيرغي أبراموف، عضو مراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم)
يعتمد الجزء السحابي من "المنزل الحساس" على قاعدة بيانات NoSQL Riak أو قاعدة بيانات Akumuli، حيث يتم تخزين السلاسل الزمنية للقراءات. يتم استلام وإصدار البيانات على منصة Erlang/OTP، مما يسمح لك بنشر قاعدة البيانات على العديد من العقد. وينتشر فوقه برنامج لتطبيقات الهاتف المحمول وواجهة ويب لإعلام العميل عبر الإنترنت والهاتف، وبجانبه برنامج لتحليل البيانات والتحكم في السلوك. يمكنك ربط أي تحليل للسلاسل الزمنية هنا، بما في ذلك التحليلات المستندة إلى الشبكات العصبية. وبالتالي، يتم وضع كل التحكم في أنظمة "المنزل الحساس" في طبقة إدارة منفصلة. يتم توفير الوصول إليه من خلال حسابك الشخصي في الخدمة السحابية.
يوفر Erlang جميع فوائد النهج الوظيفي. لديه آليات للتشغيل الموزع، وأسهل طريقة لإنشاء برنامج موزع متوازي هي استخدام Erlang. تحتوي بنيتنا على "أجهزة استشعار ثانوية" برمجية؛ ويمكن أن يكون هناك العديد منها لكل مستشعر مادي، وإذا اعتمدنا على عشرات الآلاف من العملاء الذين لديهم عشرات الأجهزة، فسوف يتعين علينا معالجة تدفق ضخم من البيانات. إنهم بحاجة إلى عمليات خفيفة الوزن يمكن إطلاقها بأعداد كبيرة. يتيح لك Erlang تشغيل عشرات الآلاف من العمليات على مركز واحد، وهذا النظام يتطور بشكل جيد.
(سيرغي أبراموف، عضو مراسل في الأكاديمية الروسية للعلوم)
وفقًا للمطور، من السهل على Erlang تنظيم فريق متنوع من المبرمجين، حيث يقوم الطلاب والنجوم بإنشاء نظام واحد. تتعطل الأجزاء الفردية من نظام البرنامج بسبب حدوث خطأ، لكن النظام بأكمله يستمر في العمل، مما يسمح لك بتصحيح المناطق الخاطئة بسرعة.
يستخدم نظام "المنزل الحساس" كافة التقنيات التي تستخدمها IPS RAS للتحكم في أجهزة الكمبيوتر العملاقة. ويشمل ذلك أجهزة الاستشعار الإلكترونية وأنظمة المراقبة والتحكم عن بعد. حاليًا، يعمل البرنامج الحساس على أجهزة الاستشعار الخاصة به ويمكنه الاتصال بحلقات إدارة الإطفاء، ولكن هناك خطة لجمع البيانات من أجهزة الاستشعار لأي "منازل ذكية".
"المنزل الحساس" مثير للاهتمام لأن الحلول الذكية المعقدة للمدينة والحي والمنزل تأتي في المقدمة. الأمر المثير للاهتمام هنا ليس بناء حاسوب خارق، بل بناء مجمع حاسوبي اجتماعي، وإدخال الحاسوب العملاق في الحياة اليومية، بحيث تغير الآلة حياة الناس.
(أولغا كولسنيتشينكو، دكتوراه، محاضر أول في جامعة سيتشينوف)
وبحلول ربيع عام 2020، سيقوم المطورون بإعداد مجموعة أساسية من البرامج والمعدات لتجميع الأنظمة ذات الأحجام المختلفة في المباني والشقق. يعدون بأن النتيجة ستكون سهلة الإعداد، وليست أكثر تعقيدًا من المكنسة الكهربائية الروبوتية. ستدعم المجموعة الأساسية أي معدات خاضعة للإشراف: غلايات التدفئة، وسخانات المياه، والثلاجات، ومضخات المياه، وخزانات الصرف الصحي. بعد ذلك، سيأتي دور المبيعات على نطاق صغير، ثم الإنتاج غير القابل للتصنيع، وإضافة أجهزة استشعار ووحدات جديدة. وفي المستقبل، كل أنواع التنويع والتكيف ممكنة - مزرعة حساسة، ومستشفى حساس، وسفينة حساسة، وحتى دبابة حساسة للغاية.
النص:
لَوحَة:
المصدر: www.habr.com