Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājas

Novembra pēdējā nedēļā Pereslavļā-Zaļesskā notika Nacionālais superdatoru forums. Trīs dienas cilvēki stāstīja un rādīja, kā Krievijā notiek superdatoru attīstība un kā superdatoros pārbaudītās tehnoloģijas tiek pārvērstas precēs.

Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājasProgrammatūras sistēmu institūts RAS
(Igors Å elaputins, Wikimedia Commons, CC-BY)

Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondentloceklis Sergejs Abramovs stāstÄ«ja par projektu ā€œSensitive Houseā€ (27. novembris). Izstrādājot ā€œviedās mājasā€ jēdzienu, viņŔ iesaka novērot mājas aprÄ«kojumu, veidot un atcerēties tās uzvedÄ«bas modeļus, mācÄ«ties no kļūdām un iepriekÅ” paredzēt tās stāvokli un problēmas.

Krievijas Zinātņu akadēmijas ProgrammatÅ«ras sistēmu institÅ«ts Sergeja Abramova vadÄ«bā ā€œsensitÄ«vās mājasā€ sāka veidot 2014. gadā, kad Zinātņu akadēmijas reforma prasÄ«ja akadēmisko projektu ievieÅ”anu komerciālajā tirgÅ«. LÄ«dz tam laikam IPS RAS bija labi attÄ«stÄ«jusies sensoru tÄ«klos un iekārtu kontrolē, kā arÄ« izstrādāja mākoņtehnoloÄ£ijas un maŔīnmācÄ«Å”anos.

Pēc Sergeja Abramova teiktā, dzÄ«vojamās un rÅ«pnieciskās ēkas ir piepildÄ«tas ar iekārtām, no kurām atkarÄ«ga mājas labklājÄ«ba un cilvēku klusais darbs. Lai gan Ŕī ā€œviedāā€ iekārta izvērÅ”as par ā€œgudro mājuā€, tai nav automātiskas vadÄ«bas. ÄŖpaÅ”nieki nezina ierīču statusu un nevar tās ērti uzraudzÄ«t. Atliek tikai manuāli kopt visu infrastruktÅ«ru, piemēram, milzÄ«gu Tamagotchi, regulāri pārbaudot un regulējot maŔīnas.

Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājasSensitīvā ligzda mēra elektriskos parametrus un ziņo par tiem serverim
(ā€œSensitive Homeā€, Wikimedia Commons, CC-BY)

Vai viedā māja darbojas pareizi? Vai arÄ« ir pienācis laiks iejaukties? Vai drÄ«z notiks nelaime? Neviena ā€œviedā mājaā€ pati par sevi Å”o problēmu neatrisina, lai atbildētu uz Ŕādiem jautājumiem, nepiecieÅ”ama automātiska uzraudzÄ«ba un analÄ«ze. Tāpēc institÅ«tā izveidotā datorsistēma apkopo statistiku no sensoriem, veido sadzÄ«ves maŔīnu uzvedÄ«bas modeļus un mācās atpazÄ«t Å”os modeļus. AtŔķirot normālu uzvedÄ«bu no problemātiskas uzvedÄ«bas un atklājot neparastu darbÄ«bu, mākslÄ«gais intelekts savlaicÄ«gi brÄ«dinās mājas Ä«paÅ”nieku par iespējamu apdraudējumu.

ā€œJÅ«tÄ«gā mājvietaā€ ir ā€œgudrā mājaā€, kurai pievienots jÅ«tÄ«gums, spēja paÅ”mācÄ«ties, spēja uzkrāt pareizas uzvedÄ«bas modeli, spēja paredzēt un reaģēt.
(Sergejs Abramovs, Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondējoÅ”ais loceklis)

Mēs esam pieraduÅ”i pie tā, kā ā€œviedā mājaā€ uztur savus parametrus: iestatÄ«to temperatÅ«ru un apgaismojumu, pastāvÄ«gu gaisa mitrumu, stabilu tÄ«kla spriegumu. ā€œGudrā mājaā€ var darboties saskaņā ar skriptu atkarÄ«bā no diennakts laika vai notikuma (piemēram, tā aizvērs gāzes krānu pēc komandas no gāzes analizatora). ā€œSensitive Homeā€ sper nākamo soli - analizē sensoros datus un veido jaunus klasifikācijas scenārijus: viss notiek kā iepriekÅ” vai ir pārsteigumi. Tas reaģē uz ārējās vides izmaiņām un prognozē iespējamās kļūmes, uzminot anomālijas dažādu ierīču vienlaicÄ«gās darbÄ«bās. ā€œSensitive Houseā€ uzrauga sava darba rezultātus, brÄ«dina par problēmām un maina scenāriju, dodot mājienus saimniekam un ļaujot atslēgt bojātās ierÄ«ces.

Atrisinām iekārtu netipiskas uzvedības problēmu.
(Sergejs Abramovs, Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondējoÅ”ais loceklis)

Ierosinātā sistēma balstās uz sensoru tÄ«klu, kas nodroÅ”ina laika mērÄ«jumus. Piemēram, dÄ«zeļdegvielas katls laiku pa laikam ieslēdzas un uzsilda Å«deni, cirkulācijas sÅ«knis vada karsto Å«deni pa apkures caurulēm, un primārie sensori ziņo, kā Ŕīs ierÄ«ces patērē elektroenerÄ£iju. Pamatojoties uz rādÄ«jumu sēriju, sekundārais sensors (programma) salÄ«dzina tos ar parasto profilu un diagnosticē kļūmes. Terciārais sensors (programma) uztver āra gaisa temperatÅ«ru un prognozē turpmāko sistēmas darbÄ«bu, novērtē tās slodzi un efektivitāti ā€“ kā katla apkure ir saistÄ«ta ar laikapstākļiem. VarbÅ«t logi ir atvērti un apkures katls silda ielu, vai varbÅ«t efektivitāte ir kritusies un ir pienācis laiks veikt profilaktiskus remontdarbus. Pamatojoties uz atvasināto parametru novirzi, var paredzēt, kurā brÄ«dÄ« tie pārsniegs normu.

SensitÄ«vas mājas aizstāj viedās mājasJutÄ«gā ligzda sastāv no atseviŔķiem moduļiem-stieņiem
(ā€œSensitive Homeā€, Wikimedia Commons, CC-BY)

Novērtējot vienlaicÄ«gus sensoru rādÄ«jumus, ā€œjutÄ«gā mājaā€ spēj pamanÄ«t, ka Å«dens sÅ«knis neizslēdzas, jo lej Å«deni atpakaļ akā (caur bojātu vārstu) vai tieÅ”i uz grÄ«das (caur plÄ«sumu caurule). Diagnoze bÅ«s vēl ticamāka, ja kustÄ«bas sensori klusēs un sÅ«knis sÅ«knē Å«deni tukŔā mājā.

Sensoru tÄ«kli ir sastopami arÄ« viedās mājās. Mākoņu infrastruktÅ«ra ir pieejama arÄ« viedās mājās. Taču ā€œviedajām mājāmā€ nav mākslÄ«gā intelekta, maŔīnmācÄ«Å”anās, pareizas uzvedÄ«bas modeļu uzkrāŔanas, klasifikācijas un prognozÄ“Å”anas.
(Sergejs Abramovs, Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondējoÅ”ais loceklis)

ā€œSensitÄ«vās mājasā€ mākoņdaļa ir balstÄ«ta uz NoSQL datubāzi Riak vai Akumuli datu bāzi, kurā tiek glabātas rādÄ«jumu laikrindas. Datu saņemÅ”ana un izsniegÅ”ana tiek veikta Erlang/OTP platformā, kas ļauj izvietot datubāzi daudzos mezglos. Virs tās ir izvietota programma mobilajām aplikācijām un tÄ«mekļa saskarne, lai informētu klientu ar interneta un telefona starpniecÄ«bu, un blakus ir programma datu analÄ«zei un uzvedÄ«bas kontrolei. Å eit varat savienot jebkuru laikrindu analÄ«zi, tostarp tās, kuru pamatā ir neironu tÄ«kli. Tādējādi visa kontrole pār ā€œsensitÄ«vās mājasā€ sistēmām tiek ievietota atseviŔķā pārvaldÄ«bas slānÄ«. Piekļuve tai tiek nodroÅ”ināta, izmantojot jÅ«su personÄ«go kontu mākoņpakalpojumā.

Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājasSensitīvais kontrolieris savāc signālus no sensoriem un termometriem
(ā€œSensitive Homeā€, Wikimedia Commons, CC-BY)

Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājas

Erlang nodroÅ”ina visas funkcionālās pieejas priekÅ”rocÄ«bas. Tam ir sadalÄ«tas darbÄ«bas mehānismi, un vienkārŔākais veids, kā izveidot paralēli izplatÄ«tu programmu, ir izmantot Erlang. MÅ«su arhitektÅ«rā ir programmatÅ«ras ā€œsekundārie sensoriā€; katram fiziskajam sensoram var bÅ«t vairāki no tiem, un, ja mēs rēķināmies ar desmitiem tÅ«kstoÅ”u klientu ar desmitiem ierīču, mums bÅ«s jāapstrādā milzÄ«ga datu plÅ«sma. Viņiem ir nepiecieÅ”ami viegli procesi, kurus var palaist milzÄ«gā skaitā. Erlang ļauj palaist desmitiem tÅ«kstoÅ”u procesu vienā kodolā; Ŕī sistēma ir labi mērogojama.
(Sergejs Abramovs, Krievijas Zinātņu akadēmijas korespondējoÅ”ais loceklis)

Pēc izstrādātāja domām, Erlang ir viegli noorganizēt daudzveidÄ«gu programmētāju komandu, kurā studenti un gaismekļi veido vienu sistēmu. AtseviŔķi programmatÅ«ras sistēmas fragmenti avarē ar kļūdu, bet visa sistēma turpina strādāt, kas ļauj lidojuma laikā labot kļūdainas vietas.

Sensitīvas mājas aizstāj viedās mājasSensitīvais kontrolieris pārraida datus, izmantojot WiFi vai RS-485
(ā€œSensitive Homeā€, Wikimedia Commons, CC-BY)

ā€œSensitÄ«vā mājasā€ sistēma izmanto visas tehnoloÄ£ijas, ko IPS RAS izmantoja, lai kontrolētu superdatorus. Tas ietver elektroniskos sensorus, uzraudzÄ«bas un tālvadÄ«bas sistēmas. PaÅ”laik jutÄ«gā programma darbojas ar saviem sensoriem un var izveidot savienojumu ar ugunsdzēsÄ«bas dienestu cilpām, taču ir plāns vākt datus no jebkuras "viedās mājas" sensoriem.

ā€œSensitive Homeā€ ir interesanta, jo priekÅ”plānā izvirzās kompleksi inteliÄ£enti risinājumi pilsētai, apkaimē un mājām. Å eit ir interesanti nevis uzbÅ«vēt superdatoru, bet gan izveidot sociāli datoru kompleksu, ievieÅ”ot superdatoru ikdienas dzÄ«vē, lai maŔīna mainÄ«tu cilvēku dzÄ«vi.
(Olga Koļesņičenko, Ph.D., Sečenova universitātes vecākā pasniedzēja)

LÄ«dz 2020. gada pavasarim izstrādātāji sagatavos pamata programmu un iekārtu komplektu dažāda izmēra sistēmu montāžai ēkās un dzÄ«vokļos. Viņi sola, ka rezultāts bÅ«s viegli uzstādāms, ne sarežģītāks par robotu putekļu sÅ«cēju. Pamatkomplekts atbalstÄ«s jebkuru uzraudzÄ«tu aprÄ«kojumu: apkures katlus, Å«dens sildÄ«tājus, ledusskapjus, Å«dens sÅ«kņus un septiskās tvertnes. Tad bÅ«s kārta neliela apjoma tirdzniecÄ«bai, tad fabulu ražoÅ”anai, jaunu sensoru un moduļu pievienoÅ”anai. Un nākotnē iespējama visa veida dažādoÅ”ana un pielāgoÅ”ana - jutÄ«ga ferma, jutÄ«ga slimnÄ«ca, jutÄ«gs kuÄ£is un pat ļoti jutÄ«gs tanks.

Teksts: CC-BY 4.0.
Portrets: CC-BY-SA 3.0.

Avots: www.habr.com

Pievieno komentāru