Nell'ultima settimana di novembre si è tenuto a Pereslavl-Zalessky il Forum nazionale dei supercomputer. Per tre giorni si è raccontato e mostrato come stanno andando le cose con lo sviluppo dei supercomputer in Russia e come le tecnologie testate sui supercomputer si trasformano in beni.
Il membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze Sergei Abramov ha parlato del progetto "Sensitive House" (27 novembre). Sviluppando il concetto di “casa intelligente”, suggerisce di osservare le apparecchiature domestiche, costruire e ricordare modelli del loro comportamento, imparare dai propri errori e prevederne le condizioni e i problemi in anticipo.
L’Istituto dei sistemi software dell’Accademia russa delle scienze, sotto la guida di Sergei Abramov, ha iniziato a creare “case sensibili” nel 2014, quando la riforma dell’Accademia delle scienze ha richiesto di portare i progetti accademici sul mercato commerciale. A questo punto, IPS RAS aveva avuto buoni sviluppi nelle reti di sensori e nel controllo delle apparecchiature e stava sviluppando tecnologie cloud e apprendimento automatico.
Secondo Sergei Abramov, gli edifici residenziali e industriali sono pieni di attrezzature da cui dipendono il benessere della casa e il lavoro silenzioso delle persone. Sebbene questa apparecchiatura “intelligente” si sviluppi in una “casa intelligente”, non dispone di un controllo automatico. I proprietari non conoscono lo stato dei dispositivi e non possono monitorarli comodamente. Non resta che prendersi cura manualmente dell’intera infrastruttura, come un enorme Tamagotchi, controllando e regolando regolarmente le macchine.
La casa intelligente funziona correttamente? Oppure è il caso di intervenire? Ci sarà presto un incidente? Di per sé, nessuna “casa intelligente” risolve questo problema; per rispondere a tali domande sono necessarie supervisione e analisi automatiche. Pertanto, il sistema informatico creato presso l'Istituto raccoglie statistiche dai sensori, costruisce modelli di comportamento delle macchine domestiche e impara a riconoscere questi modelli. Distinguendo il comportamento normale da quello problematico e rilevando il funzionamento anomalo, l'intelligenza artificiale avviserà in tempo il proprietario della casa di una potenziale minaccia.
Una “casa sensibile” è una “casa intelligente”, alla quale si aggiungono la sensibilità, la capacità di autoapprendimento, la capacità di accumulare un modello di comportamento corretto, la capacità di prevedere e reagire.
(Sergey Abramov, membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze)
Siamo abituati al modo in cui una "casa intelligente" mantiene i suoi parametri: temperatura e illuminazione impostate, umidità dell'aria costante, tensione di rete stabile. Una “casa intelligente” può funzionare secondo uno script a seconda dell’ora del giorno o dell’evento (ad esempio, chiuderà un rubinetto del gas su comando di un analizzatore di gas). “Sensitive Home” fa il passo successivo: analizza i dati sensoriali e costruisce nuovi scenari per la classificazione: tutto va come prima o ci sono sorprese. Reagisce ai cambiamenti dell'ambiente esterno e prevede possibili guasti, intuendo anomalie nelle azioni simultanee di diversi dispositivi. “Sensitive House” monitora i risultati del suo lavoro, avverte dei problemi e cambia lo scenario, dando suggerimenti al proprietario e permettendogli di spegnere gli elettrodomestici difettosi.
Risolviamo il problema del comportamento atipico delle apparecchiature.
(Sergey Abramov, membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze)
Il sistema proposto si basa su una rete di sensori che fornisce misurazioni basate sul tempo. Ad esempio, una caldaia diesel si accende occasionalmente e riscalda l’acqua, una pompa di circolazione spinge l’acqua calda attraverso i tubi del riscaldamento e i sensori primari segnalano come questi dispositivi consumano elettricità. Sulla base di una serie di letture, il sensore secondario (programma) le confronta con il profilo normale e diagnostica i guasti. Il sensore terziario (programma) riceve la temperatura dell'aria esterna e prevede il funzionamento futuro del sistema, ne valuta il carico e l'efficienza, come si relazionano il riscaldamento della caldaia e le condizioni meteorologiche. Forse le finestre sono aperte e la caldaia sta riscaldando la strada, o forse l'efficienza è diminuita ed è tempo di riparazioni preventive. Sulla base della deriva dei parametri derivati, si può prevedere in quale momento andranno oltre la norma.
Valutando le letture simultanee dei sensori, la “casa sensibile” è in grado di accorgersi che la pompa dell’acqua non si spegne perché sta riversando acqua nel pozzo (attraverso una valvola difettosa) o direttamente a pavimento (attraverso uno scoppio tubo). La diagnosi sarà ancora più affidabile se i sensori di movimento sono silenziosi e la pompa pompa acqua in una casa vuota.
Le reti di sensori si trovano anche nelle case intelligenti. L’infrastruttura cloud è disponibile anche nelle case intelligenti. Ma ciò che le “case intelligenti” non hanno è l’intelligenza artificiale, il machine learning, l’accumulo di modelli di comportamento corretto, classificazione e previsione.
(Sergey Abramov, membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze)
La parte cloud della “casa sensibile” si basa sul database NoSQL Riak o sul database Akumuli, dove sono archiviate le serie temporali delle letture. La ricezione e l'emissione dei dati avviene sulla piattaforma Erlang/OTP, che consente di distribuire il database su molti nodi. Sopra c'è un programma per applicazioni mobili e un'interfaccia web per informare il cliente via Internet e telefono, e accanto c'è un programma per l'analisi dei dati e il controllo comportamentale. È possibile collegare qui qualsiasi analisi di serie temporali, comprese quelle basate su reti neurali. Pertanto, tutto il controllo sui sistemi della “casa sensibile” è posto in un livello di gestione separato. L'accesso ad esso è fornito tramite il tuo account personale nel servizio cloud.
Erlang offre tutti i vantaggi di un approccio funzionale. Dispone di meccanismi per il funzionamento distribuito e il modo più semplice per creare un programma distribuito parallelo è utilizzare Erlang. La nostra architettura contiene “sensori secondari” software; possono essercene diversi per sensore fisico, e se contiamo su decine di migliaia di client con decine di dispositivi, dovremo elaborare un enorme flusso di dati. Hanno bisogno di processi leggeri che possano essere lanciati in grandi quantità. Erlang ti consente di eseguire decine di migliaia di processi su un singolo core, questo sistema è ben scalabile.
(Sergey Abramov, membro corrispondente dell'Accademia russa delle scienze)
Secondo lo sviluppatore, Erlang è facile organizzare un team diversificato di programmatori, in cui studenti e luminari creano un unico sistema. Singoli frammenti del sistema software si bloccano con un errore, ma l'intero sistema continua a funzionare, il che consente di correggere al volo le aree errate.
Il sistema “casa sensibile” utilizza tutte le tecnologie utilizzate da IPS RAS per controllare i supercomputer. Ciò include sensori elettronici, sistemi di monitoraggio e controllo remoto. Attualmente, il programma sensibile funziona sui propri sensori e può connettersi ai circuiti dei vigili del fuoco, ma esiste un piano per raccogliere dati dai sensori di qualsiasi “casa intelligente”.
“Sensitive Home” è interessante perché stanno emergendo soluzioni intelligenti e complesse per la città, il quartiere e la casa. Ciò che è interessante qui non è costruire un supercomputer, ma costruire un complesso di social-computer, introducendo un supercomputer nella vita di tutti i giorni, in modo che la macchina cambi la vita delle persone.
(Olga Kolesnichenko, Ph.D., docente senior presso l'Università di Sechenov)
Entro la primavera del 2020, gli sviluppatori prepareranno una serie di programmi e attrezzature di base per assemblare sistemi di varie dimensioni in edifici e appartamenti. Promettono che il risultato sarà facile da configurare, non più complicato di un aspirapolvere robot. Il kit base supporterà qualsiasi attrezzatura supervisionata: caldaie per riscaldamento, scaldabagni, frigoriferi, pompe dell'acqua e fosse settiche. Poi sarà la volta delle vendite su piccola scala, poi della produzione favolosa, dell'aggiunta di nuovi sensori e moduli. E in futuro saranno possibili tutti i tipi di diversificazione e adattamento: una fattoria sensibile, un ospedale sensibile, una nave sensibile e persino un carro armato molto sensibile.
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Fonte: habr.com