მგრძნობიარე სახლი ცვლის ჭკვიან სახლებს

ნოემბრის ბოლო კვირაში პერესლავ-ზალესკისში გაიმართა სუპერკომპიუტერის ეროვნული ფორუმი. სამი დღის განმავლობაში ხალხი ყვებოდა და აჩვენებდა, როგორ მიდის საქმეები რუსეთში სუპერკომპიუტერების განვითარებასთან დაკავშირებით და როგორ ხდება სუპერკომპიუტერებზე გამოცდილი ტექნოლოგიები საქონლად.

პროგრამული სისტემების ინსტიტუტი RAS
(იგორ შელაპუტინი, Wikimedia Commons, CC-BY)

რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრმა სერგეი აბრამოვმა ისაუბრა პროექტზე „მგრძნობიარე სახლი“ (27 ნოემბერი). „ჭკვიანი სახლის“ კონცეფციის შემუშავებისას ის გვთავაზობს სახლის აღჭურვილობის დაკვირვებას, მისი ქცევის ნიმუშების აშენებას და დამახსოვრებას, შეცდომებზე სწავლას და მისი მდგომარეობისა და პრობლემების წინასწარ პროგნოზირებას.

რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის პროგრამული სისტემების ინსტიტუტმა, სერგეი აბრამოვის ხელმძღვანელობით, დაიწყო „სენსიტიური სახლების“ შექმნა 2014 წელს, როდესაც მეცნიერებათა აკადემიის რეფორმა მოითხოვდა აკადემიური პროექტების კომერციულ ბაზარზე გატანას. ამ დროისთვის, IPS RAS-ს ჰქონდა კარგი განვითარება სენსორულ ქსელებში და აღჭურვილობის კონტროლში და ავითარებდა ღრუბლოვან ტექნოლოგიებსა და მანქანურ სწავლებას.

სერგეი აბრამოვის თქმით, საცხოვრებელი და სამრეწველო შენობები სავსეა აღჭურვილობით, რომელზედაც დამოკიდებულია სახლის კეთილდღეობა და ხალხის მშვიდი სამუშაო. მიუხედავად იმისა, რომ ეს "ჭკვიანი" მოწყობილობა გადაიქცევა "ჭკვიან სახლად", მას არ აქვს ავტომატური კონტროლი. მფლობელებმა არ იციან მოწყობილობების სტატუსი და არ შეუძლიათ მოხერხებულად აკონტროლონ ისინი. რჩება მხოლოდ ხელით ზრუნვა მთელ ინფრასტრუქტურაზე, როგორც უზარმაზარი ტამაგოჩი, რეგულარულად ამოწმებს და არეგულირებს მანქანებს.

მგრძნობიარე სოკეტი ზომავს ელექტრო პარამეტრებს და აცნობებს მათ სერვერს
(„მგრძნობიარე სახლი“, Wikimedia Commons, CC-BY)

ჭკვიანი სახლი მუშაობს სწორად? ან დროა ჩაერიოს? მალე ავარია იქნება? თავისთავად, არც ერთი „ჭკვიანი სახლი“ არ წყვეტს ამ პრობლემას, ასეთ კითხვებზე პასუხის გასაცემად საჭიროა ავტომატური ზედამხედველობა და ანალიზი. ამრიგად, ინსტიტუტში შექმნილი კომპიუტერული სისტემა აგროვებს სტატისტიკას სენსორებისგან, აყალიბებს საყოფაცხოვრებო მანქანების ქცევის ნიმუშებს და სწავლობს ამ შაბლონების ამოცნობას. ნორმალური ქცევის პრობლემური ქცევისგან განასხვავებისა და არანორმალური მუშაობის გამოვლენით, ხელოვნური ინტელექტი სახლის მფლობელს დროულად გააფრთხილებს პოტენციური საფრთხის შესახებ.

"მგრძნობიარე სახლი" არის "ჭკვიანი სახლი", რომელსაც დაემატა მგრძნობელობა, თვითსწავლის უნარი, სწორი ქცევის ნიმუშის დაგროვების უნარი, პროგნოზირებისა და რეაგირების უნარი.
(სერგეი აბრამოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი)

ჩვენ მიჩვეულები ვართ, თუ როგორ ინარჩუნებს "ჭკვიანი სახლი" თავის პარამეტრებს: დაყენებული ტემპერატურა და განათება, ჰაერის მუდმივი ტენიანობა, სტაბილური ქსელის ძაბვა. „ჭკვიან სახლს“ შეუძლია იმუშაოს სკრიპტის მიხედვით, დღის დროის ან მოვლენის მიხედვით (მაგალითად, ის დახურავს გაზის ონკანს გაზის ანალიზატორის ბრძანებაზე). "მგრძნობიარე სახლი" დგამს შემდეგ ნაბიჯს - აანალიზებს სენსორულ მონაცემებს და აშენებს ახალ სცენარებს კლასიფიკაციისთვის: ყველაფერი ისე მიდის, როგორც ადრე ან არის სიურპრიზები. ის რეაგირებს გარე გარემოში ცვლილებებზე და წინასწარმეტყველებს შესაძლო წარუმატებლობებს, გამოცნობს ანომალიებს სხვადასხვა მოწყობილობების ერთდროულ მოქმედებებში. "მგრძნობიარე სახლი" აკვირდება თავისი მუშაობის შედეგებს, აფრთხილებს პრობლემებს და ცვლის სცენარს, მინიშნებებს აძლევს მფლობელს და აძლევს მფლობელს გაუმართავი მოწყობილობების გამორთვის საშუალებას.

ჩვენ ვაგვარებთ აღჭურვილობის ატიპიური ქცევის პრობლემას.
(სერგეი აბრამოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი)

შემოთავაზებული სისტემა ეყრდნობა სენსორულ ქსელს, რომელიც უზრუნველყოფს დროზე დაფუძნებულ გაზომვებს. მაგალითად, დიზელის ქვაბი დროდადრო ირთვება და ათბობს წყალს, ცირკულაციის ტუმბო ცხელ წყალს ატარებს გათბობის მილებით, ხოლო პირველადი სენსორები იუწყებიან, თუ როგორ მოიხმარენ ეს მოწყობილობები ელექტროენერგიას. წაკითხვის სერიის საფუძველზე, მეორადი სენსორი (პროგრამა) ადარებს მათ ნორმალურ პროფილს და ადგენს წარუმატებლობის დიაგნოზს. მესამეული სენსორი (პროგრამა) იღებს გარე ჰაერის ტემპერატურას და პროგნოზირებს სისტემის მომავალ მუშაობას, აფასებს მის დატვირთვას და ეფექტურობას - როგორ უკავშირდება ქვაბის გათბობა და ამინდი. შესაძლოა ფანჯრები ღიაა და საქვაბე ქუჩას ათბობს, ან შესაძლოა ეფექტურობა დაეცა და დროა პრევენციული შეკეთება. მიღებული პარამეტრების დრიფტიდან გამომდინარე, შეიძლება წინასწარ განსაზღვროთ, თუ რა დროს გადიან ისინი ნორმას.

მგრძნობიარე სოკეტი შედგება ცალკეული მოდული-ზოლებისაგან
(„მგრძნობიარე სახლი“, Wikimedia Commons, CC-BY)

სენსორების ერთდროული წაკითხვის შეფასებით, „მგრძნობიარე სახლს“ შეუძლია შეამჩნიოს, რომ წყლის ტუმბო არ ითიშება, რადგან ის წყალს ასხამს უკან ჭაში (გაუმართავი სარქვლის მეშვეობით) ან პირდაპირ იატაკზე (ადიდებული აფეთქებით). მილი). დიაგნოზი კიდევ უფრო საიმედო იქნება, თუ მოძრაობის სენსორები ჩუმად არიან და ტუმბო წყალს ცარიელ სახლში გადაიტანს.

სენსორული ქსელები ასევე გვხვდება ჭკვიან სახლებში. ღრუბლოვანი ინფრასტრუქტურა ასევე ხელმისაწვდომია ჭკვიან სახლებში. მაგრამ რაც არ აქვთ „ჭკვიან სახლებს“ არის ხელოვნური ინტელექტი, მანქანათმცოდნეობა, სწორი ქცევის ნიმუშების დაგროვება, კლასიფიკაცია და პროგნოზირება.
(სერგეი აბრამოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი)

"მგრძნობიარე სახლის" ღრუბლოვანი ნაწილი ეფუძნება NoSQL მონაცემთა ბაზას Riak ან Akumuli მონაცემთა ბაზას, სადაც ინახება წაკითხვის დროის სერიები. მონაცემების მიღება და გაცემა ხდება Erlang/OTP პლატფორმაზე, ის საშუალებას გაძლევთ განათავსოთ მონაცემთა ბაზა მრავალ კვანძზე. მობილური აპლიკაციების პროგრამა და ვებ-ინტერფეისი განლაგებულია მის ზემოთ მომხმარებლის ინფორმირებისთვის ინტერნეტისა და ტელეფონის საშუალებით, მის გვერდით არის პროგრამა მონაცემთა ანალიზისა და ქცევის კონტროლისთვის. აქ შეგიძლიათ დააკავშიროთ ნებისმიერი დროის სერიების ანალიზი, მათ შორის ნერვულ ქსელებზე დაფუძნებული. ამრიგად, "მგრძნობიარე სახლის" სისტემებზე მთელი კონტროლი მოთავსებულია ცალკე მართვის ფენაში. მასზე წვდომა უზრუნველყოფილია თქვენი პირადი ანგარიშის მეშვეობით ღრუბლოვან სერვისში.

მგრძნობიარე კონტროლერი აგროვებს სიგნალებს სენსორებიდან და თერმომეტრებიდან
(„მგრძნობიარე სახლი“, Wikimedia Commons, CC-BY)

Erlang უზრუნველყოფს ფუნქციური მიდგომის ყველა სარგებელს. მას აქვს განაწილებული მუშაობის მექანიზმები და პარალელური განაწილებული პროგრამის შესაქმნელად ყველაზე მარტივი გზაა Erlang-ის გამოყენება. ჩვენი არქიტექტურა შეიცავს პროგრამულ "მეორადი სენსორებს"; შეიძლება იყოს რამდენიმე მათგანი თითო ფიზიკურ სენსორზე და თუ ათობით მოწყობილობით ათეულობით კლიენტს ვითვლით, მონაცემთა უზარმაზარი ნაკადის დამუშავება მოგვიწევს. მათ სჭირდებათ მსუბუქი პროცესები, რომლებიც შეიძლება დაიწყოს უზარმაზარი რაოდენობით. Erlang გაძლევთ საშუალებას აწარმოოთ ათიათასობით პროცესი ერთ ბირთვზე; ეს სისტემა კარგად მასშტაბირებს.
(სერგეი აბრამოვი, რუსეთის მეცნიერებათა აკადემიის წევრ-კორესპონდენტი)

დეველოპერის თქმით, Erlang-ს მარტივია პროგრამისტების მრავალფეროვანი გუნდის ორგანიზება, რომელშიც სტუდენტები და მნათობები ქმნიან ერთ სისტემას. პროგრამული სისტემის ცალკეული ფრაგმენტები იშლება შეცდომით, მაგრამ მთელი სისტემა აგრძელებს მუშაობას, რაც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ მცდარი ადგილები ფრენის დროს.

მგრძნობიარე კონტროლერი გადასცემს მონაცემებს WiFi-ით ან RS-485-ით
(„მგრძნობიარე სახლი“, Wikimedia Commons, CC-BY)

"მგრძნობიარე სახლის" სისტემა იყენებს ყველა ტექნოლოგიას, რომელსაც IPS RAS იყენებდა სუპერკომპიუტერების სამართავად. ეს მოიცავს ელექტრონულ სენსორებს, მონიტორინგს და დისტანციური მართვის სისტემებს. ამჟამად, მგრძნობიარე პროგრამა მუშაობს საკუთარ სენსორებზე და შეუძლია დაუკავშირდეს სახანძრო განყოფილების მარყუჟებს, მაგრამ არსებობს გეგმა, შეაგროვოს მონაცემები ნებისმიერი "ჭკვიანი სახლის" სენსორებისგან.

"მგრძნობიარე სახლი" საინტერესოა, რადგან ქალაქის, უბნისა და სახლისთვის რთული ინტელექტუალური გადაწყვეტილებები წინა პლანზე მოდის. აქ საინტერესოა არა სუპერკომპიუტერის აშენება, არამედ სოციალურ-კომპიუტერული კომპლექსის აგება, სუპერკომპიუტერის ყოველდღიურ ცხოვრებაში დანერგვა, რათა მანქანამ შეცვალოს ადამიანების ცხოვრება.
(ოლგა კოლესნიჩენკო, დოქტორი, სეჩენოვის უნივერსიტეტის უფროსი ლექტორი)

2020 წლის გაზაფხულისთვის დეველოპერები მოამზადებენ პროგრამებისა და აღჭურვილობის ძირითად კომპლექტს შენობებსა და ბინებში სხვადასხვა ზომის სისტემების ასაწყობად. ისინი გპირდებიან, რომ შედეგი იქნება მარტივი დაყენება, არა უფრო რთული, ვიდრე რობოტი მტვერსასრუტი. ძირითადი ნაკრები მხარს უჭერს ნებისმიერ ზედამხედველობით აღჭურვილობას: გათბობის ქვაბებს, წყლის გამაცხელებლებს, მაცივრებს, წყლის ტუმბოებს და სეპტიკურ ავზებს. შემდეგ ჯერ დადგება მცირე გაყიდვები, შემდეგ ფაბულური წარმოება, ახალი სენსორების და მოდულების დამატება. სამომავლოდ კი შესაძლებელია ყველა სახის დივერსიფიკაცია და ადაპტაცია - მგრძნობიარე ფერმა, მგრძნობიარე საავადმყოფო, მგრძნობიარე გემი და თუნდაც ძალიან მგრძნობიარე ტანკი.

ტექსტი: CC-BY 4.0.
პორტრეტი: CC-BY-SA 3.0.

წყარო: www.habr.com