Զգայուն տունը փոխարինում է խելացի տներին

Նոյեմբերի վերջին շաբաթում Պերեսլավլ-Զալեսսկում անցկացվեց Ազգային սուպերհամակարգիչների ֆորումը։ Երեք օր շարունակ մարդիկ պատմում և ցույց էին տալիս, թե ինչպես է ընթանում գործերը Ռուսաստանում սուպերհամակարգիչների զարգացման հետ կապված և ինչպես են սուպերհամակարգիչների վրա փորձարկված տեխնոլոգիաները վերածվում ապրանքների։

ՌԳԱ ծրագրային համակարգերի ինստիտուտ
(Իգոր Շելապուտին, Wikimedia Commons, CC-BY)

Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի թղթակից անդամ Սերգեյ Աբրամովը խոսել է «Զգայուն տուն» նախագծի մասին (նոյեմբերի 27)։ Զարգացնելով «խելացի տան» հայեցակարգը՝ նա առաջարկում է դիտարկել տան սարքավորումները, կառուցել և հիշել դրա վարքագծի օրինաչափությունները, սովորել սխալներից և նախապես կանխատեսել դրա վիճակն ու խնդիրները:

Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի ծրագրային համակարգերի ինստիտուտը, Սերգեյ Աբրամովի ղեկավարությամբ, սկսեց ստեղծել «զգայուն տներ» 2014 թվականին, երբ Գիտությունների ակադեմիայի բարեփոխումը պահանջում էր ակադեմիական նախագծերը առևտրային շուկա բերել: Այս պահին IPS RAS-ը լավ զարգացումներ ուներ սենսորային ցանցերի և սարքավորումների կառավարման ոլորտում և զարգացնում էր ամպային տեխնոլոգիաները և մեքենայական ուսուցումը:

Սերգեյ Աբրամովի խոսքով, բնակելի և արտադրական շենքերը լցված են սարքավորումներով, որոնցից կախված է տան բարեկեցությունը և մարդկանց հանգիստ աշխատանքը։ Չնայած այս «խելացի» սարքավորումը վերածվում է «խելացի տան», այն չունի ավտոմատ կառավարում։ Սեփականատերերը չգիտեն սարքերի կարգավիճակը և չեն կարող հարմար վերահսկել դրանք: Մնում է միայն ձեռքով հոգ տանել ամբողջ ենթակառուցվածքի մասին, ինչպես հսկայական Tamagotchi, պարբերաբար ստուգելով և կարգավորելով մեքենաները:

Զգայուն վարդակը չափում է էլեկտրական պարամետրերը և հաղորդում դրանք սերվերին
(«Զգայուն տուն», Wikimedia Commons, CC-BY)

Արդյո՞ք խելացի տունը ճիշտ է աշխատում: Թե՞ ժամանակն է միջամտելու։ Շուտով վթար կլինի՞։ Ինքնին ոչ մի «խելացի տուն» չի լուծում այս խնդիրը, նման հարցերին պատասխանելու համար անհրաժեշտ է ավտոմատ վերահսկողություն և վերլուծություն։ Հետևաբար, ինստիտուտում ստեղծված համակարգչային համակարգը վիճակագրություն է հավաքում սենսորներից, կառուցում է կենցաղային մեքենաների վարքի ձևերը և սովորում ճանաչել այդ օրինաչափությունները: Տարբերելով նորմալ վարքագիծը խնդրահարույց վարքագծից և հայտնաբերելով աննորմալ աշխատանքը՝ արհեստական ​​ինտելեկտը ժամանակին կզգուշացնի տան տիրոջը հնարավոր սպառնալիքի մասին:

«Զգայուն տունը» «խելացի տուն» է, որին ավելացվել է զգայունությունը, ինքնուսուցման կարողությունը, ճիշտ վարքի օրինաչափություն կուտակելու կարողությունը, կանխատեսելու և արձագանքելու կարողությունը։
(Սերգեյ Աբրամով, ՌԴ ԳԱ թղթակից անդամ)

Մենք սովոր ենք, թե ինչպես է «խելացի տունը» պահպանում իր պարամետրերը՝ սահմանված ջերմաստիճան և լուսավորություն, օդի մշտական ​​խոնավություն, կայուն ցանցի լարում: «Խելացի տունը» կարող է գործել ըստ սցենարի՝ կախված օրվա ժամից կամ իրադարձությունից (օրինակ, այն կփակի գազի ծորակը գազի անալիզատորի հրամանով): «Sensitive Home»-ը կատարում է հաջորդ քայլը՝ վերլուծում է զգայական տվյալները և կառուցում դասակարգման նոր սցենարներ՝ ամեն ինչ ընթանում է նախկինի պես, կամ կան անակնկալներ: Այն արձագանքում է արտաքին միջավայրի փոփոխություններին և կանխատեսում է հնարավոր անհաջողությունները՝ կռահելով տարբեր սարքերի միաժամանակյա գործողությունների անոմալիաները։ «Sensitive House»-ը վերահսկում է իր աշխատանքի արդյունքները, զգուշացնում խնդիրների մասին և փոխում սցենարը՝ ակնարկներ տալով սեփականատիրոջը և թույլ տալով սեփականատիրոջը անջատել անսարք սարքերը:

Մենք լուծում ենք սարքավորումների անտիպ պահվածքի խնդիրը։
(Սերգեյ Աբրամով, ՌԴ ԳԱ թղթակից անդամ)

Առաջարկվող համակարգը հենվում է սենսորային ցանցի վրա, որն ապահովում է ժամանակի վրա հիմնված չափումներ: Օրինակ, դիզելային կաթսան երբեմն միանում և տաքացնում է ջուրը, շրջանառության պոմպը տաք ջուր է մղում ջեռուցման խողովակներով, և առաջնային սենսորները հայտնում են, թե ինչպես են այս սարքերը սպառում էլեկտրաէներգիան: Մի շարք ընթերցումների հիման վրա երկրորդական սենսորը (ծրագիրը) դրանք համեմատում է նորմալ պրոֆիլի հետ և ախտորոշում խափանումները: Երրորդական սենսորը (ծրագիրը) ստանում է արտաքին օդի ջերմաստիճանը և կանխատեսում է համակարգի հետագա աշխատանքը, գնահատում է դրա ծանրաբեռնվածությունը և արդյունավետությունը. ինչպես են կապված կաթսայի տաքացումը և եղանակը: Միգուցե պատուհանները բաց են, և կաթսան տաքացնում է փողոցը, կամ գուցե արդյունավետությունն ընկել է, և ժամանակն է կանխարգելիչ վերանորոգման: Ելնելով ստացված պարամետրերի շեղումից՝ կարելի է կանխատեսել, թե որ ժամին դրանք դուրս կգան նորմայից:

Զգայուն վարդակը բաղկացած է առանձին մոդուլներից-ձողերից
(«Զգայուն տուն», Wikimedia Commons, CC-BY)

Գնահատելով սենսորների միաժամանակյա ընթերցումները՝ «զգայուն տունը» կարող է նկատել, որ ջրի պոմպը չի անջատվում, քանի որ այն նորից ջուր է լցնում ջրհորի մեջ (անսարք փականի միջոցով) կամ անմիջապես հատակին (պայթելու միջոցով): խողովակ): Ախտորոշումն էլ ավելի հուսալի կլինի, եթե շարժման սենսորները լռում են, և պոմպը ջուրը մղում է դատարկ տուն:

Սենսորային ցանցեր կան նաև խելացի տներում: Ամպային ենթակառուցվածքը հասանելի է նաև խելացի տներում: Բայց այն, ինչ չունեն «խելացի տները», արհեստական ​​ինտելեկտն է, մեքենայական ուսուցումը, ճիշտ վարքի օրինաչափությունների կուտակումը, դասակարգումն ու կանխատեսումը։
(Սերգեյ Աբրամով, ՌԴ ԳԱ թղթակից անդամ)

«Զգայուն տան» ամպային մասը հիմնված է NoSQL տվյալների բազայի Riak կամ Akumuli տվյալների բազայի վրա, որտեղ պահվում են ընթերցումների ժամանակային շարքերը: Տվյալների ստացումն ու թողարկումը կատարվում է Erlang/OTP հարթակում, այն թույլ է տալիս բազան տեղակայել բազմաթիվ հանգույցների վրա։ Բջջային հավելվածների համար նախատեսված ծրագիր և վեբ ինտերֆեյս տեղադրված է դրա վերևում՝ հաճախորդին ինտերնետի և հեռախոսի միջոցով տեղեկացնելու համար, իսկ կողքին՝ տվյալների վերլուծության և վարքագծային վերահսկման ծրագիր: Այստեղ կարող եք միացնել ցանկացած ժամանակային շարքի վերլուծություն, ներառյալ նեյրոնային ցանցերի վրա հիմնվածները: Այսպիսով, «զգայուն տան» համակարգերի նկատմամբ ողջ վերահսկողությունը տեղադրվում է առանձին կառավարման շերտում: Դրա մուտքն ապահովվում է ամպային ծառայության ձեր անձնական հաշվի միջոցով:

Զգայուն կարգավորիչը ազդանշաններ է հավաքում սենսորներից և ջերմաչափերից
(«Զգայուն տուն», Wikimedia Commons, CC-BY)

Erlang-ն ապահովում է ֆունկցիոնալ մոտեցման բոլոր առավելությունները: Այն ունի բաշխված գործողության մեխանիզմներ, և զուգահեռ բաշխված ծրագիր ստեղծելու ամենահեշտ ձևը Erlang-ի օգտագործումն է։ Մեր ճարտարապետությունը պարունակում է ծրագրային ապահովման «երկրորդային սենսորներ», որոնցից կարող են լինել մի քանի ֆիզիկական սենսորներ, և եթե մենք հույս ունենանք տասնյակ հազարավոր հաճախորդների վրա, որոնք ունեն տասնյակ սարքեր, մենք ստիպված կլինենք մշակել տվյալների հսկայական հոսք: Նրանց անհրաժեշտ են թեթև գործընթացներ, որոնք կարող են գործարկվել հսկայական քանակությամբ: Erlang-ը թույլ է տալիս տասնյակ հազարավոր պրոցեսներ գործարկել մեկ միջուկի վրա, այս համակարգը լավ է չափվում:
(Սերգեյ Աբրամով, ՌԴ ԳԱ թղթակից անդամ)

Ըստ մշակողի, Erlang-ը հեշտ է կազմակերպել ծրագրավորողների բազմազան թիմ, որում ուսանողներն ու լուսատուները ստեղծում են մեկ համակարգ: Ծրագրային համակարգի առանձին բեկորները վթարի են ենթարկվում սխալմամբ, բայց ամբողջ համակարգը շարունակում է աշխատել, ինչը թույլ է տալիս ուղղել սխալ տարածքները թռիչքի ժամանակ:

Զգայուն կարգավորիչը տվյալները փոխանցում է WiFi-ի կամ RS-485-ի միջոցով
(«Զգայուն տուն», Wikimedia Commons, CC-BY)

«Զգայուն տուն» համակարգը օգտագործում է բոլոր տեխնոլոգիաները, որոնք IPS RAS-ն օգտագործում էր գերհամակարգիչների կառավարման համար: Սա ներառում է էլեկտրոնային սենսորներ, մոնիտորինգի և հեռակառավարման համակարգեր: Ներկայումս զգայուն ծրագիրն աշխատում է սեփական սենսորների վրա և կարող է միանալ հրշեջ ծառայության օղակներին, սակայն կա ծրագիր՝ տվյալներ հավաքելու ցանկացած «խելացի տների» սենսորներից:

«Զգայուն տունը» հետաքրքիր է, քանի որ քաղաքի, թաղամասի և տան համար բարդ խելացի լուծումներ են հայտնվում առաջին պլանում: Հետաքրքիրն այստեղ ոչ թե սուպերհամակարգիչ կառուցելն է, այլ սոցիալական-համակարգչային համալիրի կառուցումը, սուպերհամակարգիչը ներդնելով առօրյա կյանքում, որպեսզի մեքենան փոխի մարդկանց կյանքը:
(Օլգա Կոլեսնիչենկո, բ.գ.թ., Սեչենովի համալսարանի ավագ դասախոս)

Մինչև 2020 թվականի գարուն մշակողները կպատրաստեն ծրագրերի և սարքավորումների հիմնական փաթեթ՝ շենքերում և բնակարաններում տարբեր չափերի համակարգեր հավաքելու համար: Նրանք խոստանում են, որ արդյունքը հեշտ կլինի կարգավորել, ոչ ավելի բարդ, քան ռոբոտ փոշեկուլը: Հիմնական փաթեթը կաջակցի ցանկացած վերահսկվող սարքավորման՝ ջեռուցման կաթսաներ, ջրատաքացուցիչներ, սառնարաններ, ջրի պոմպեր և սեպտիկ տանկեր: Հետո հերթը կհասնի փոքրածավալ վաճառքներին, ապա ֆաբլեսի արտադրությանը, նոր սենսորների ու մոդուլների ավելացմանը։ Իսկ ապագայում հնարավոր են ամեն տեսակ դիվերսիֆիկացում և ադապտացիա՝ զգայուն ֆերմա, զգայուն հիվանդանոց, զգայուն նավ և նույնիսկ շատ զգայուն տանկ։

Տեքստ. CC-BY 4.0.
Դիմանկար: CC-BY-SA 3.0.

Source: www.habr.com