บ้านที่ละเอียดอ่อนกำลังเข้ามาแทนที่บ้านอัจฉริยะ

ในสัปดาห์สุดท้ายของเดือนพฤศจิกายน National Supercomputer Forum จัดขึ้นที่เมือง Pereslavl-Zalessky เป็นเวลาสามวันที่ผู้คนบอกและแสดงให้เห็นว่าสิ่งต่างๆ เกิดขึ้นได้อย่างไรกับการพัฒนาซูเปอร์คอมพิวเตอร์ในรัสเซีย และเทคโนโลยีที่ทดสอบบนซูเปอร์คอมพิวเตอร์กลายเป็นสินค้าได้อย่างไร

สถาบันซอฟต์แวร์ระบบ RAS
(อิกอร์ เชลาปูติน, วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC-BY)

สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences Sergei Abramov พูดเกี่ยวกับโครงการ "Sensitive House" (27 พฤศจิกายน) การพัฒนาแนวคิดของ "บ้านอัจฉริยะ" เขาแนะนำให้สังเกตอุปกรณ์ในบ้าน สร้างและจดจำรูปแบบของพฤติกรรม เรียนรู้จากข้อผิดพลาด และคาดการณ์สภาพและปัญหาล่วงหน้า

สถาบันระบบซอฟต์แวร์ของ Russian Academy of Sciences ภายใต้การนำของ Sergei Abramov เริ่มสร้าง "บ้านที่ละเอียดอ่อน" ในปี 2014 เมื่อการปฏิรูป Academy of Sciences จำเป็นต้องนำโครงการทางวิชาการออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์ มาถึงตอนนี้ IPS RAS มีการพัฒนาที่ดีในเครือข่ายเซ็นเซอร์และการควบคุมอุปกรณ์ และกำลังพัฒนาเทคโนโลยีคลาวด์และการเรียนรู้ของเครื่อง

จากข้อมูลของ Sergei Abramov อาคารที่อยู่อาศัยและอุตสาหกรรมเต็มไปด้วยอุปกรณ์ที่ความเป็นอยู่ที่ดีของบ้านและการทำงานที่เงียบสงบของผู้คนขึ้นอยู่กับ แม้ว่าอุปกรณ์ "อัจฉริยะ" นี้จะพัฒนาเป็น "บ้านอัจฉริยะ" แต่ก็ไม่มีการควบคุมอัตโนมัติ เจ้าของไม่ทราบสถานะของอุปกรณ์และไม่สามารถตรวจสอบได้โดยสะดวก สิ่งที่เหลืออยู่คือการดูแลโครงสร้างพื้นฐานทั้งหมดด้วยตนเอง เช่น ทามาก็อตจิขนาดใหญ่ ตรวจสอบและปรับแต่งเครื่องจักรเป็นประจำ

ซ็อกเก็ตที่ละเอียดอ่อนจะวัดพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าและรายงานไปยังเซิร์ฟเวอร์
(“บ้านที่มีความละเอียดอ่อน”, วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC-BY)

บ้านอัจฉริยะทำงานถูกต้องหรือไม่? หรือถึงเวลาที่จะเข้าไปแทรกแซง? เร็วๆ นี้จะมีอุบัติเหตุมั้ย? โดยตัวมันเองแล้ว ไม่มี "บ้านอัจฉริยะ" ใดที่สามารถแก้ปัญหานี้ได้ ในการตอบคำถามดังกล่าว จำเป็นต้องมีการควบคุมดูแลและการวิเคราะห์อัตโนมัติ ดังนั้นระบบคอมพิวเตอร์ที่สร้างขึ้นที่สถาบันจึงรวบรวมสถิติจากเซ็นเซอร์ สร้างรูปแบบพฤติกรรมของเครื่องใช้ในครัวเรือน และเรียนรู้ที่จะจดจำรูปแบบเหล่านี้ ด้วยการแยกแยะพฤติกรรมปกติจากพฤติกรรมที่เป็นปัญหาและการตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติ ปัญญาประดิษฐ์จะแจ้งเตือนเจ้าของบ้านให้ทันเวลาถึงภัยคุกคามที่อาจเกิดขึ้น

“บ้านที่ละเอียดอ่อน” คือ “บ้านอัจฉริยะ” ซึ่งมีการเพิ่มความอ่อนไหว ความสามารถในการเรียนรู้ด้วยตนเอง ความสามารถในการสะสมรูปแบบของพฤติกรรมที่ถูกต้อง ความสามารถในการทำนายและตอบสนอง
(Sergey Abramov สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences)

เราคุ้นเคยกับวิธีที่ "บ้านอัจฉริยะ" รักษาพารามิเตอร์ต่างๆ ไว้ เช่น อุณหภูมิและแสงสว่างที่ตั้งไว้ ความชื้นในอากาศคงที่ แรงดันไฟหลักคงที่ “บ้านอัจฉริยะ” สามารถทำงานได้ตามสคริปต์โดยขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันหรือเหตุการณ์ (เช่น จะปิดก๊อกน้ำตามคำสั่งจากเครื่องวิเคราะห์ก๊าซ) “Sensitive Home” ก้าวไปอีกขั้น - วิเคราะห์ข้อมูลทางประสาทสัมผัสและสร้างสถานการณ์ใหม่สำหรับการจำแนกประเภท: ทุกอย่างดำเนินไปเหมือนเดิมหรือมีเรื่องประหลาดใจ โดยจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อมภายนอกและคาดการณ์ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้น คาดเดาความผิดปกติจากการทำงานพร้อมกันของอุปกรณ์ต่างๆ “Sensitive House” ติดตามผลงาน เตือนปัญหา และเปลี่ยนแปลงสถานการณ์ ให้คำแนะนำแก่เจ้าของ และอนุญาตให้เจ้าของปิดอุปกรณ์ที่ชำรุด

เราแก้ปัญหาพฤติกรรมผิดปกติของอุปกรณ์
(Sergey Abramov สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences)

ระบบที่นำเสนออาศัยเครือข่ายเซ็นเซอร์ที่ให้การวัดตามเวลา ตัวอย่างเช่น หม้อต้มน้ำดีเซลจะเปิดเป็นครั้งคราวและทำให้น้ำร้อนขึ้น ปั๊มหมุนเวียนจะขับน้ำร้อนผ่านท่อทำความร้อน และเซ็นเซอร์หลักจะรายงานว่าอุปกรณ์เหล่านี้ใช้ไฟฟ้าอย่างไร จากการอ่านหลายชุด เซ็นเซอร์รอง (โปรแกรม) จะเปรียบเทียบเซ็นเซอร์กับโปรไฟล์ปกติและวินิจฉัยความล้มเหลว เซ็นเซอร์ระดับตติยภูมิ (โปรแกรม) รับอุณหภูมิอากาศภายนอกและคาดการณ์การทำงานในอนาคตของระบบ ประเมินภาระและประสิทธิภาพ - ความร้อนของหม้อไอน้ำและสภาพอากาศเกี่ยวข้องกันอย่างไร บางทีหน้าต่างอาจเปิดอยู่และหม้อต้มน้ำกำลังทำความร้อนให้กับถนน หรือประสิทธิภาพอาจลดลงและถึงเวลาซ่อมแซมเชิงป้องกัน จากการเบี่ยงเบนของพารามิเตอร์ที่ได้รับ เราสามารถคาดการณ์ได้ว่าในเวลาใดที่พารามิเตอร์เหล่านั้นจะเกินกว่าปกติ

ซ็อกเก็ตที่ละเอียดอ่อนประกอบด้วยแท่งโมดูลแยกกัน
(“บ้านที่มีความละเอียดอ่อน”, วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC-BY)

ด้วยการประเมินการอ่านค่าเซ็นเซอร์พร้อมกัน “โรงเรือนที่มีความละเอียดอ่อน” สามารถสังเกตได้ว่าปั๊มน้ำไม่ปิดเนื่องจากกำลังเทน้ำกลับเข้าไปในบ่อ (ผ่านวาล์วที่ชำรุด) หรือลงบนพื้นโดยตรง (ผ่านการแตก ท่อ). การวินิจฉัยจะน่าเชื่อถือยิ่งขึ้นหากเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวเงียบและปั๊มสูบน้ำเข้าไปในบ้านที่ว่างเปล่า

เครือข่ายเซ็นเซอร์ยังพบได้ในบ้านอัจฉริยะด้วย โครงสร้างพื้นฐานคลาวด์ยังมีอยู่ในบ้านอัจฉริยะด้วย แต่สิ่งที่ “บ้านอัจฉริยะ” ไม่มีคือปัญญาประดิษฐ์ การเรียนรู้ของเครื่อง การสะสมรูปแบบของพฤติกรรมที่ถูกต้อง การจำแนกประเภท และการคาดการณ์
(Sergey Abramov สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences)

ส่วนคลาวด์ของ “บ้านที่มีความละเอียดอ่อน” จะขึ้นอยู่กับฐานข้อมูล NoSQL Riak หรือฐานข้อมูล Akumuli ซึ่งจัดเก็บอนุกรมเวลาของการอ่าน การรับและการออกข้อมูลเสร็จสิ้นบนแพลตฟอร์ม Erlang/OTP ซึ่งช่วยให้คุณสามารถปรับใช้ฐานข้อมูลบนหลายโหนดได้ โปรแกรมสำหรับแอปพลิเคชันบนมือถือและเว็บอินเทอร์เฟซถูกนำไปใช้ด้านบนเพื่อแจ้งให้ลูกค้าทราบผ่านทางอินเทอร์เน็ตและโทรศัพท์ และถัดจากนั้นเป็นโปรแกรมสำหรับการวิเคราะห์ข้อมูลและการควบคุมพฤติกรรม คุณสามารถเชื่อมต่อการวิเคราะห์อนุกรมเวลาได้ที่นี่ รวมถึงการวิเคราะห์อนุกรมเวลาด้วย ดังนั้นการควบคุมระบบ "บ้านที่มีความละเอียดอ่อน" ทั้งหมดจึงถูกจัดไว้ในชั้นการจัดการที่แยกต่างหาก การเข้าถึงนั้นมีให้ผ่านบัญชีส่วนตัวของคุณในบริการคลาวด์

ตัวควบคุมที่ละเอียดอ่อนจะรวบรวมสัญญาณจากเซ็นเซอร์และเครื่องวัดอุณหภูมิ
(“บ้านที่มีความละเอียดอ่อน”, วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC-BY)

Erlang ให้ประโยชน์ทั้งหมดของแนวทางการทำงาน มีกลไกสำหรับการดำเนินการแบบกระจาย และวิธีที่ง่ายที่สุดในการสร้างโปรแกรมแบบกระจายแบบขนานคือการใช้ Erlang สถาปัตยกรรมของเรามีซอฟต์แวร์ “เซ็นเซอร์รอง” ซึ่งสามารถมีได้หลายตัวต่อเซ็นเซอร์กายภาพ 1 ตัว และหากเรานับลูกค้าหลายหมื่นรายด้วยอุปกรณ์หลายสิบชิ้น เราจะต้องประมวลผลข้อมูลจำนวนมหาศาล พวกเขาต้องการกระบวนการที่มีน้ำหนักเบาซึ่งสามารถเปิดตัวได้จำนวนมาก Erlang ช่วยให้คุณสามารถรันกระบวนการนับหมื่นบนคอร์เดียว ระบบนี้ปรับขนาดได้ดี
(Sergey Abramov สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences)

ตามที่นักพัฒนากล่าวไว้ Erlang นั้นง่ายต่อการจัดทีมโปรแกรมเมอร์ที่หลากหลาย โดยที่นักศึกษาและผู้ทรงคุณวุฒิจะสร้างระบบเดียว ชิ้นส่วนของระบบซอฟต์แวร์แต่ละส่วนเสียหายโดยมีข้อผิดพลาด แต่ทั้งระบบยังคงทำงานต่อไป ซึ่งช่วยให้คุณสามารถแก้ไขส่วนที่ผิดพลาดได้ทันที

ตัวควบคุมที่ละเอียดอ่อนส่งข้อมูลผ่าน WiFi หรือ RS-485
(“บ้านที่มีความละเอียดอ่อน”, วิกิมีเดียคอมมอนส์, CC-BY)

ระบบ "โฮมที่มีความละเอียดอ่อน" ใช้เทคโนโลยีทั้งหมดที่ IPS RAS ใช้ในการควบคุมซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ซึ่งรวมถึงเซ็นเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ ระบบตรวจสอบ และระบบควบคุมระยะไกล ปัจจุบันโปรแกรมที่มีความละเอียดอ่อนทำงานบนเซ็นเซอร์ของตัวเองและสามารถเชื่อมต่อกับลูปแผนกดับเพลิงได้ แต่มีแผนที่จะรวบรวมข้อมูลจากเซ็นเซอร์ของ "บ้านอัจฉริยะ" ใด ๆ

“บ้านที่ละเอียดอ่อน” เป็นเรื่องที่น่าสนใจเนื่องจากโซลูชันอัจฉริยะที่ซับซ้อนสำหรับเมือง บริเวณใกล้เคียง และบ้านกำลังมาเป็นแถวหน้า สิ่งที่น่าสนใจในที่นี้ไม่ใช่การสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์ แต่เป็นการสร้างคอมเพล็กซ์โซเชียลคอมพิวเตอร์ โดยการนำซูเปอร์คอมพิวเตอร์เข้ามาในชีวิตประจำวัน เพื่อให้เครื่องจักรเปลี่ยนแปลงชีวิตของผู้คน
(Olga Kolesnichenko, Ph.D., อาจารย์อาวุโสที่ Sechenov University)

ภายในฤดูใบไม้ผลิปี 2020 นักพัฒนาจะเตรียมชุดโปรแกรมและอุปกรณ์พื้นฐานเพื่อประกอบระบบขนาดต่างๆ ในอาคารและอพาร์ตเมนต์ พวกเขาสัญญาว่าผลลัพธ์จะตั้งค่าได้ง่ายไม่ซับซ้อนไปกว่าหุ่นยนต์ดูดฝุ่น ชุดพื้นฐานจะรองรับอุปกรณ์ที่ได้รับการดูแล เช่น หม้อต้มน้ำร้อน เครื่องทำน้ำอุ่น ตู้เย็น ปั๊มน้ำ และถังบำบัดน้ำเสีย จากนั้นจะเป็นช่วงของการขายขนาดเล็ก จากนั้นเป็นการผลิตแบบ fables การเพิ่มเซ็นเซอร์และโมดูลใหม่ และในอนาคต ความหลากหลายและการปรับตัวทุกรูปแบบเป็นไปได้ - ฟาร์มที่ละเอียดอ่อน, โรงพยาบาลที่ละเอียดอ่อน, เรือที่ละเอียดอ่อน และแม้แต่รถถังที่ละเอียดอ่อนมาก

ข้อความ: CC-BY 4.0
ภาพเหมือน: CC-BY-SA3.0.

ที่มา: will.com