W ostatnim tygodniu listopada w Peresławiu-Zaleskim odbyło się Krajowe Forum Superkomputerów. Przez trzy dni ludzie opowiadali i pokazali, jak wygląda rozwój superkomputerów w Rosji i jak technologie testowane na superkomputerach zamieniają się w towary.
Członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk Siergiej Abramow mówił o projekcie „Dom wrażliwy” (27 listopada). Rozwijając koncepcję „inteligentnego domu”, sugeruje obserwację wyposażenia domu, budowanie i zapamiętywanie wzorców jego zachowań, uczenie się na jego błędach oraz przewidywanie z wyprzedzeniem jego stanu i problemów.
Instytut Systemów Oprogramowania Rosyjskiej Akademii Nauk pod przewodnictwem Siergieja Abramowa rozpoczął tworzenie „wrażliwych domów” w 2014 roku, kiedy reforma Akademii Nauk wymagała wprowadzenia projektów akademickich na rynek komercyjny. W tym czasie IPS RAS poczynił znaczne postępy w zakresie sieci czujników i sterowania sprzętem, a także rozwijał technologie chmurowe i uczenie maszynowe.
Według Siergieja Abramowa budynki mieszkalne i przemysłowe są wypełnione sprzętem, od którego zależy dobro domu i cicha praca ludzi. Chociaż ten „inteligentny” sprzęt rozwija się w „inteligentny dom”, nie ma on automatycznego sterowania. Właściciele nie znają stanu urządzeń i nie mają możliwości ich wygodnego monitorowania. Pozostaje tylko ręcznie dbać o całą infrastrukturę, niczym ogromny Tamagotchi, regularnie sprawdzając i dopasowując maszyny.
Czy inteligentny dom działa prawidłowo? A może nadszedł czas na interwencję? Czy wkrótce będzie wypadek? Żaden „inteligentny dom” sam w sobie nie rozwiąże tego problemu, aby odpowiedzieć na takie pytania, potrzebny jest automatyczny nadzór i analiza. Dlatego stworzony w Instytucie system komputerowy zbiera statystyki z czujników, buduje wzorce zachowań maszyn domowych i uczy się te wzorce rozpoznawać. Odróżniając normalne zachowanie od problematycznego i wykrywając nieprawidłowe działanie, sztuczna inteligencja w porę zaalarmuje właściciela domu o potencjalnym zagrożeniu.
„Wrażliwy dom” to „inteligentny dom”, do którego dodano wrażliwość, zdolność do samokształcenia, umiejętność kumulowania wzorców prawidłowego zachowania, umiejętność przewidywania i reagowania.
(Siergiej Abramow, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk)
Przyzwyczailiśmy się do tego, jak „inteligentny dom” utrzymuje swoje parametry: zadaną temperaturę i oświetlenie, stałą wilgotność powietrza, stabilne napięcie w sieci. „Inteligentny dom” może działać według skryptu w zależności od pory dnia lub zdarzenia (np. zamknie zawór gazu na polecenie analizatora gazu). „Sensitive Home” robi kolejny krok – analizuje dane sensoryczne i buduje nowe scenariusze klasyfikacji: wszystko idzie jak dawniej lub są niespodzianki. Reaguje na zmiany w otoczeniu zewnętrznym i przewiduje możliwe awarie, domyślając się anomalii w jednoczesnym działaniu różnych urządzeń. „Wrażliwy Dom” monitoruje wyniki swojej pracy, ostrzega o problemach i zmienia scenariusz, dając właścicielowi wskazówki i umożliwiając mu wyłączenie zepsutych urządzeń.
Rozwiązujemy problem nietypowego zachowania się sprzętu.
(Siergiej Abramow, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk)
Proponowany system opiera się na sieci czujników, która zapewnia pomiary oparte na czasie. Na przykład kocioł na olej napędowy od czasu do czasu włącza się i podgrzewa wodę, pompa obiegowa tłoczy gorącą wodę przez rury grzewcze, a główne czujniki raportują, w jaki sposób te urządzenia zużywają energię elektryczną. Na podstawie serii odczytów czujnik wtórny (program) porównuje je z profilem normalnym i diagnozuje awarie. Czujnik trzeciorzędny (program) odbiera temperaturę powietrza zewnętrznego i przewiduje przyszłą pracę systemu, ocenia jego obciążenie i wydajność - związek nagrzewania kotła z pogodą. Być może okna są otwarte i kocioł ogrzewa ulicę, a może wydajność spadła i czas na naprawy zapobiegawcze. Na podstawie dryfu wyprowadzonych parametrów można przewidzieć, w którym momencie przekroczą one normę.
Oceniając jednoczesne odczyty czujników, „wrażliwy dom” jest w stanie zauważyć, że pompa wody nie wyłącza się, ponieważ wlewa wodę z powrotem do studni (przez uszkodzony zawór) lub bezpośrednio na podłogę (przez pęknięcie rura). Diagnoza będzie jeszcze bardziej wiarygodna, jeśli czujniki ruchu wyciszą się, a pompa pompuje wodę do pustego domu.
Sieci czujników można spotkać także w inteligentnych domach. Infrastruktura chmurowa dostępna jest także w inteligentnych domach. Ale tym, czego nie mają „inteligentne domy”, jest sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe, gromadzenie wzorców prawidłowych zachowań, klasyfikacja i prognozowanie.
(Siergiej Abramow, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk)
Część chmurowa „wrażliwego domu” opiera się na bazie NoSQL Riak lub bazie Akumuli, w której przechowywane są szeregi czasowe odczytów. Odbiór i wydawanie danych odbywa się na platformie Erlang/OTP, co pozwala na wdrożenie bazy danych na wielu węzłach. Nad nim rozmieszczony jest program do aplikacji mobilnych i interfejs webowy umożliwiający informowanie klienta przez Internet i telefon, a obok program do analizy danych i kontroli zachowań. Można tu podłączyć dowolne analizy szeregów czasowych, także te oparte na sieciach neuronowych. Tym samym cała kontrola nad systemami „wrażliwego domu” jest umieszczona w osobnej warstwie zarządzania. Dostęp do niego zapewniasz poprzez swoje konto osobiste w usłudze chmurowej.
Erlang zapewnia wszystkie zalety podejścia funkcjonalnego. Posiada mechanizmy działania rozproszonego, a najłatwiejszym sposobem na utworzenie programu z dystrybucją równoległą jest użycie Erlanga. Nasza architektura zawiera programowe „czujniki wtórne”, których na fizyczny czujnik może przypadać kilka, a jeśli liczymy na dziesiątki tysięcy klientów z dziesiątkami urządzeń, będziemy musieli przetworzyć ogromny przepływ danych. Potrzebują lekkich procesów, które można uruchomić w ogromnej liczbie. Erlang pozwala na uruchomienie dziesiątek tysięcy procesów na jednym rdzeniu, system ten dobrze się skaluje.
(Siergiej Abramow, członek korespondent Rosyjskiej Akademii Nauk)
Zdaniem twórcy w Erlangu łatwo jest zorganizować zróżnicowany zespół programistów, w którym studenci i luminarze tworzą jeden system. Poszczególne fragmenty systemu oprogramowania ulegają awarii z powodu błędu, ale cały system nadal działa, co pozwala na korygowanie błędnych obszarów na bieżąco.
W systemie „wrażliwego domu” zastosowano wszystkie technologie, jakie IPS RAS wykorzystał do sterowania superkomputerami. Obejmuje to czujniki elektroniczne, systemy monitorowania i zdalnego sterowania. Obecnie wrażliwy program działa na własnych czujnikach i może łączyć się z pętlami straży pożarnej, ale w planach jest zbieranie danych z czujników dowolnych „inteligentnych domów”.
„Sensitive Home” jest ciekawy, bo na pierwszy plan wysuwają się kompleksowe inteligentne rozwiązania dla miasta, sąsiedztwa i domu. Interesujące jest tu nie tyle budowanie superkomputera, ile budowanie kompleksu społeczno-komputerowego, wprowadzającego superkomputer do życia codziennego, tak aby maszyna zmieniała życie ludzi.
(dr Olga Kolesnichenko, starszy wykładowca na Uniwersytecie Sechenov)
Do wiosny 2020 roku deweloperzy przygotują podstawowy zestaw programów i sprzętu do montażu systemów różnej wielkości w budynkach i mieszkaniach. Obiecują, że wynik będzie łatwy do skonfigurowania i nie bardziej skomplikowany niż odkurzacz automatyczny. Podstawowy zestaw obsłuży dowolne nadzorowane urządzenia: kotły grzewcze, podgrzewacze wody, lodówki, pompy wodne i szamba. Następnie przyjdzie kolej na sprzedaż na małą skalę, następnie produkcję bezfabrykową, dodawanie nowych czujników i modułów. A w przyszłości możliwe są wszelkiego rodzaju dywersyfikacja i adaptacja - wrażliwa farma, wrażliwy szpital, wrażliwy statek, a nawet bardzo wrażliwy czołg.
tekst:
Portret:
Źródło: www.habr.com