في الأسبوع الأخير من شهر نوفمبر في Pereslavl-Zalessky تم عقد المنتدى الوطني للحوسبة الفائقة. لمدة ثلاثة أيام ، تحدث الناس وأظهروا كيف تسير الأمور مع تطور أجهزة الكمبيوتر العملاقة في روسيا وكيف تحولت التقنيات إلى أجهزة الكمبيوتر العملاقة إلى سلع.
معهد نظم البرمجيات RAS
(إيجور شيلابوتين ، ويكيميديا كومنز ، CC-BY)تحدث عضو مراسل في أكاديمية العلوم الروسية سيرجي أبراموف عن مشروع البيت الحساس (27 نوفمبر). تطوير مفهوم "المنزل الذكي" ، يقترح مراقبة المعدات المنزلية ، وبناء وحفظ أنماط سلوكه ، والتعلم من أخطائه ، في وقت مبكر للتنبؤ حالته ومشاكله.
بدأ معهد أنظمة البرمجيات التابع للأكاديمية الروسية للعلوم بقيادة سيرجي أبراموف في إنشاء "منازل حساسة" في عام 2014 ، عندما طالب إصلاح أكاديمية العلوم بوضع مشاريع أكاديمية في السوق التجارية. بحلول هذا الوقت ، كان IPS RAS تطورات جيدة في شبكات الاستشعار والتحكم في المعدات ، وتطوير التقنيات السحابية والتعلم الآلي.
وفقا لسيرجي أبراموف ، تمتلئ المباني السكنية والصناعية بالمعدات التي يعتمد عليها رفاهية المنزل والعمل الهادئ للناس. على الرغم من أن هذا الجهاز "الذكي" يتطور إلى "منزل ذكي" ، لا يوجد تحكم تلقائي فيه. لا يعرف المالكون عن حالة الأجهزة ، ولا يمكنهم مراقبتها بسهولة. يبقى الاعتناء يدويًا بالبنية التحتية بأكملها ، كما لو كانت تاماغوتشي ضخمة ، تقوم بضبط ومعايرة آلات الضبط بانتظام.
يقيس المقبس الحساس المعلمات الكهربائية ويبلغ الخادم بها
(البيت الحساس ، ويكيميديا كومنز ، CC-BY)هل المنزل الذكي يعمل بشكل صحيح؟ أم حان الوقت للتدخل؟ هل سيكون هناك حادث قريب؟ في حد ذاته ، لا يوجد "منزل ذكي" لا يحل هذه المشكلة ؛ هناك حاجة إلى إجابات تلقائية وتحليل للإجابة على هذه الأسئلة. لذلك ، يقوم نظام الكمبيوتر الذي تم إنشاؤه في المعهد بجمع إحصائيات من أجهزة الاستشعار ، ويبني أنماط سلوك الأجهزة المنزلية ، ويتعلم كيفية التعرف على هذه الأنماط. من خلال التمييز بين السلوك الطبيعي والمشاكل واكتشاف العمل غير الطبيعي ، فإن الذكاء الاصطناعي سوف ينبه صاحب المنزل في الوقت المناسب حول تهديد محتمل.
"المنزل الحساس" هو "المنزل الذكي" الذي تضاف إليه الحساسية ، وقدرة التعلم الذاتي ، والقدرة على تجميع نمط من السلوك الجيد ، والقدرة على التنبؤ والاستجابة.
(سيرجي ابراموف ، العضو المقابل في RAS)
لقد اعتدنا على كيفية الحفاظ على "المنزل الذكي" لمعاييره: درجة الحرارة والإضاءة المحددة ، والرطوبة الثابتة ، والجهد المستقر للتيار الكهربائي. يمكن أن يعمل "المنزل الذكي" وفقًا للسيناريو اعتمادًا على الوقت من اليوم أو الحدث (على سبيل المثال ، سوف يغلق صمام الغاز بواسطة أمر محلل الغاز). تتخذ "Sensitive Home" الخطوة التالية - فهي تحلل البيانات الحسية وتبني سيناريوهات جديدة للتصنيف: كل شيء ما زال مستمراً أو هناك مفاجآت. يتفاعل مع التغيرات البيئية ويتنبأ بإخفاقات محتملة ، حيث يخمن الحالات الشاذة في الإجراءات المتزامنة للأجهزة المختلفة. تراقب "Sensitive House" نتيجة عملها ، وتحذر من المشاكل وتغير السيناريو ، وتعطي مطالبات للمالك وتسمح بفصل الأجهزة المعيبة.
نحن نحل مشكلة سلوك المعدات غير التقليدية.
(سيرجي ابراموف ، العضو المقابل في RAS)
يعتمد النظام المقترح على شبكة الاستشعار ، والتي توفر القياسات مع الإشارة إلى الوقت. على سبيل المثال ، يتم تشغيل غلاية الديزل أحيانًا وتسخين المياه ، وتقوم مضخة الدوران بتوصيل الماء الساخن من خلال أنابيب التدفئة ، وتبلغ أجهزة الاستشعار الرئيسية عن كيفية استهلاك هذه الأجهزة للكهرباء. استنادًا إلى سلسلة من القراءات ، يقوم المستشعر الثانوي (البرنامج) بمقارنتها بالملف الشخصي العادي ويشخص حالات الفشل. يستقبل المستشعر العالي (البرنامج) درجة حرارة هواء الشارع ويتنبأ بالعملية المستقبلية للنظام ، ويقدر حملها وكفاءتها - كيف يرتبط تسخين الغلاية والطقس. ربما تكون النوافذ مفتوحة والغلاية تدفئ في الشارع ، أو ربما انخفضت الكفاءة ووقت الصيانة الوقائية قادم. من الانجراف من المعلمات المشتقة ، يمكن للمرء أن يتوقع في أي وقت سوف يخرجون من القاعدة.
يتكون المقبس الحساس من وحدات نمطية منفصلة
(البيت الحساس ، ويكيميديا كومنز ، CC-BY)بعد تقدير القراءات المتزامنة للمستشعرات ، يمكن للمنزل الحساس أن يلاحظ أن مضخة المياه لا تنطفئ ، لأنها تصب الماء في البئر (من خلال صمام معيب) أو مباشرة إلى الأرض (من خلال أنبوب رشقات). سيكون التشخيص أكثر موثوقية إذا كانت مستشعرات الحركة صامتة وتضخ المضخة المياه إلى منزل فارغ.
هناك أيضا شبكات الاستشعار في المنازل الذكية. سحابة البنية التحتية هي أيضا في المنازل الذكية. لكن ما لا يوجد في "المنازل الذكية" هو الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي وتراكم أنماط السلوك الجيد والتصنيف والتنبؤ.
(سيرجي ابراموف ، العضو المقابل في RAS)
يعتمد الجزء الغائم من المنزل الحساس على قاعدة بيانات NoSQL Riak أو قاعدة بيانات Akumuli ، التي تخزن سلسلة زمنية من القراءات. تتم عملية استقبال البيانات وإخراجها على النظام الأساسي Erlang / OTP ، فهي تتيح لك نشر قاعدة البيانات على العديد من العقد. تم نشر برنامج لتطبيقات الهاتف المحمول وواجهة ويب فوقه لإعلام العميل على الإنترنت والهاتف ، وبجواره برنامج لتحليل البيانات والتحكم في السلوك. هنا يمكنك توصيل أي تحليل للسلسلة الزمنية ، بما في ذلك تلك القائمة على الشبكات العصبية. وبالتالي ، يتم وضع كل السيطرة على أنظمة "المنزل الحساسة" في طبقة تحكم منفصلة. يتم توفير الوصول إليها من خلال حساب شخصي في الخدمة السحابية.
يقوم جهاز التحكم الحساس بجمع الإشارات من أجهزة الاستشعار ومقاييس الحرارة
(البيت الحساس ، ويكيميديا كومنز ، CC-BY)
يوفر Erlang جميع فوائد النهج الوظيفي. لقد وزعت آليات العمل ، وأسهل طريقة لعمل برنامج موزع متوازي هي استخدام Erlang. تشتمل بنيتنا على "مستشعرات ثانوية" للبرامج ، وقد يكون هناك العديد من المستشعرات المادية ، وإذا اعتمدنا على عشرات الآلاف من العملاء مع العشرات من الأجهزة ، فسيتعين علينا معالجة دفق بيانات ضخم. إنهم بحاجة إلى عمليات خفيفة الوزن يمكن تشغيلها بأعداد هائلة. يتيح لك Erlang تشغيل عشرات الآلاف من العمليات على نواة واحدة ؛ وهذا النظام يتغير بشكل جيد.
(سيرجي ابراموف ، العضو المقابل في RAS)
وفقًا للمطور ، من السهل تنظيم فريق متنوع من المبرمجين في Erlang ، حيث يقوم الطلاب والنجوم بإنشاء نظام واحد. تتعرض بعض أجزاء نظام البرنامج لخطأ ، لكن كل هذا يواصل العمل ، مما يسمح لك بإصلاح الأماكن الخاطئة أثناء الطيران.
تقوم وحدة التحكم الحساسة بنقل البيانات عبر WiFi أو RS-485
(البيت الحساس ، ويكيميديا كومنز ، CC-BY)يستخدم نظام المنزل الحساس جميع التقنيات التي يستخدمها IPS RAS للتحكم في أجهزة الكمبيوتر العملاقة. وهذا يشمل أجهزة الاستشعار الإلكترونية ، وأنظمة المراقبة والتحكم عن بعد. الآن يعمل البرنامج الحساس على حساساته الخاصة وهو قادر على الاتصال بحلقات الحماية من الحرائق ، ولكن هناك خطة لجمع البيانات من أجهزة استشعار أي "منازل ذكية".
يعد "Sensitive House" مثيراً للاهتمام لأن الحلول الفكرية المعقدة للمدينة والكتل والمنزل تتجه إلى أحدث التقنيات. من المثير للاهتمام هنا ليس بناء حاسوب عملاق ، ولكن بناء مجمع للحاسوب الاجتماعي ، وإدخال حاسوب عملاق في الحياة اليومية ، بحيث يغير الجهاز حياة الناس.
(أولغا كولسنيشنكو ، دكتوراه ، محاضر أول ، جامعة سيشنوفسكي)
بحلول ربيع عام 2020 ، سيقوم المطورون بإعداد مجموعة أساسية من البرامج والمعدات لتجميع أنظمة من مختلف الأحجام في المباني والشقق. يعدون أن تكون النتيجة سهلة الإعداد ، وليس أكثر تعقيدًا من مكنسة كهربائية روبوت. سوف تدعم المجموعة الأساسية أي معدات خاضعة للإشراف: مراجل التدفئة وسخانات المياه والثلاجات ومضخات المياه وخزانات الصرف الصحي. ثم يأتي دور المبيعات الصغيرة الحجم ، ثم الإنتاج الذي لا تشوبه شائبة ، ويكمله مجسات ووحدات جديدة. وفي المستقبل ، هناك مجموعة متنوعة من التنويع والتكيف أمر ممكن - مزرعة حساسة ، مستشفى حساس ، سفينة حساسة ، وحتى دبابة حساسة للغاية.
النص: CC-BY 4.0.صورة: CC-BY-SA 3.0.