In der letzten Novemberwoche fand in Pereslawl-Salesski das Nationale Supercomputing-Forum statt. Drei Tage lang wurde geredet und gezeigt, wie sich die Entwicklung der Supercomputer in Russland entwickelt und wie Technologien, die zu Supercomputern werden, zu Gütern werden.
Institut für Softwaresysteme RAS
(Igor Shelaputin, Wikimedia Commons, CC-BY)Das korrespondierende Mitglied der Russischen Akademie der Wissenschaften, Sergey Abramov, sprach über das Sensitive House-Projekt (27. November). Bei der Entwicklung des Konzepts „Smart Home“ schlägt er vor, die Ausstattung des Hauses zu beobachten, Verhaltensmuster zu erstellen und zu speichern, aus seinen Fehlern zu lernen und seinen Zustand und seine Probleme im Voraus vorherzusagen.
Das Institut für Softwaresysteme der Russischen Akademie der Wissenschaften unter der Leitung von Sergei Abramov begann 2014 mit der Schaffung „sensibler Häuser“, als die Reform der Akademie der Wissenschaften die Vermarktung akademischer Projekte auf den kommerziellen Markt verlangte. Zu diesem Zeitpunkt hatte das IPS RAS gute Entwicklungen in den Bereichen Sensornetzwerke und Gerätesteuerung, entwickelte Cloud-Technologien und maschinelles Lernen.
In Wohn- und Industriegebäuden steckt laut Sergey Abramov eine Ausstattung, von der das Wohlergehen des Hauses und die stille Arbeit der Menschen abhängen. Obwohl sich dieses „intelligente“ Gerät zu einem „intelligenten Zuhause“ entwickelt, gibt es keine automatische Kontrolle darüber. Besitzer kennen den Status von Geräten nicht und können sie nicht bequem überwachen. Es bleibt die Aufgabe, die gesamte Infrastruktur wie bei einem riesigen Tamagotchi von Hand zu erledigen und die Maschinen regelmäßig zu überprüfen und abzustimmen.
Eine empfindliche Steckdose misst elektrische Parameter und meldet sie an den Server
(Sensibles Haus, Wikimedia Commons, CC-BY)Funktioniert das Smart Home ordnungsgemäß? Oder ist es Zeit einzugreifen? Wird es bald einen Unfall geben? An sich löst kein „Smart Home“ dieses Problem, sondern es werden automatische Antworten und Analysen benötigt, um solche Fragen zu beantworten. Daher sammelt ein am Institut erstelltes Computersystem Statistiken von Sensoren, erstellt Verhaltensmuster von Haushaltsmaschinen und lernt, diese Muster zu erkennen. Durch die Unterscheidung zwischen normalem und problematischem Verhalten und die Erkennung abnormaler Arbeitsbedingungen wird der Hausbesitzer durch künstliche Intelligenz rechtzeitig auf eine potenzielle Bedrohung aufmerksam gemacht.
Ein „sensibles Haus“ ist ein „intelligentes Haus“, zu dem Sensibilität, Selbstlernfähigkeit, die Fähigkeit zur Akkumulation eines Musters guten Verhaltens und die Fähigkeit zur Vorhersage und Reaktion hinzugefügt werden.
(Sergey Abramov, korrespondierendes Mitglied der RAS)
Wir sind es gewohnt, wie das „Smart Home“ seine Parameter beibehält: die eingestellte Temperatur und Beleuchtung, konstante Luftfeuchtigkeit, stabile Netzspannung. Ein „Smart Home“ kann je nach Tageszeit oder Ereignis je nach Szenario arbeiten (z. B. wird das Gasventil auf Befehl eines Gasanalysators geschlossen). „Sensitive Home“ macht den nächsten Schritt - es analysiert sensorische Daten und erstellt neue Szenarien für die Klassifizierung: alles ist noch im Gange oder es gibt Überraschungen. Er reagiert auf Umweltveränderungen und prognostiziert mögliche Fehler, indem er Anomalien bei den gleichzeitigen Aktionen verschiedener Geräte errät. „Sensitive House“ überwacht das Ergebnis seiner Arbeit, warnt vor Problemen und ändert das Szenario, gibt dem Eigentümer Aufforderungen und ermöglicht das Trennen fehlerhafter Geräte.
Wir lösen das Problem des atypischen Geräteverhaltens.
(Sergey Abramov, korrespondierendes Mitglied der RAS)
Das vorgeschlagene System basiert auf einem Sensornetzwerk, das zeitbezogene Messungen liefert. Beispielsweise schaltet sich ein Dieselkessel gelegentlich ein und erwärmt Wasser, eine Umwälzpumpe treibt heißes Wasser durch Heizungsrohre und Primärsensoren melden, wie diese Geräte Strom verbrauchen. Basierend auf einer Reihe von Messwerten vergleicht ein sekundärer Sensor (Programm) diese mit einem normalen Profil und diagnostiziert Fehler. Der Tertiärsensor (Programm) empfängt die Temperatur der Straßenluft und sagt den zukünftigen Betrieb des Systems voraus, schätzt seine Last und Effizienz - wie die Kesselheizung und das Wetter korrelieren. Vielleicht sind die Fenster offen und der Kessel wärmt die Straße, oder vielleicht ist die Effizienz gesunken und die Zeit für vorbeugende Wartung kommt. Aus der Drift der abgeleiteten Parameter kann man vorhersagen, zu welchem Zeitpunkt sie von der Norm abweichen werden.
Die sensitive Buchse besteht aus separaten Modulmodulen
(Sensibles Haus, Wikimedia Commons, CC-BY)Nachdem das sensible Haus die gleichzeitigen Messwerte der Sensoren erkannt hat, kann es feststellen, dass die Wasserpumpe nicht abschaltet, da sie Wasser in den Brunnen (durch ein defektes Ventil) oder direkt auf den Boden (durch ein geplatztes Rohr) zurückfließt. Die Diagnose wird noch zuverlässiger, wenn die Bewegungssensoren leise sind und die Pumpe Wasser in ein leeres Haus pumpt.
Es gibt auch Sensornetzwerke in Smart Homes. Die Cloud-Infrastruktur befindet sich auch in Smart Homes. Was jedoch nicht in „Smart Homes“ vorkommt, sind künstliche Intelligenz, maschinelles Lernen, die Anhäufung von Verhaltensmustern, Klassifizierung und Prognose.
(Sergey Abramov, korrespondierendes Mitglied der RAS)
Der trübe Teil des sensiblen Hauses basiert auf der NoSQL Riak-Datenbank oder der Akumuli-Datenbank, in der Zeitreihen von Messwerten gespeichert sind. Der Datenempfang und die Datenausgabe erfolgen auf der Erlang / OTP-Plattform, sodass Sie die Datenbank auf vielen Knoten bereitstellen können. Darüber wurde ein Programm für mobile Anwendungen und ein Webinterface implementiert, um den Kunden im Internet und per Telefon zu informieren. Daneben befindet sich ein Programm zur Datenanalyse und Verhaltenskontrolle. Hier können Sie eine beliebige Analyse von Zeitreihen, einschließlich derer, die auf neuronalen Netzen basieren, verbinden. Somit ist die gesamte Kontrolle über die Systeme des "sensitiven Hauses" in einer separaten Kontrollschicht untergebracht. Der Zugriff darauf erfolgt über ein persönliches Konto im Cloud-Dienst.
Der empfindliche Regler erfasst Signale von Sensoren und Thermometern
(Sensibles Haus, Wikimedia Commons, CC-BY)
Erlang bietet alle Vorteile eines funktionalen Ansatzes. Es verfügt über verteilte Arbeitsmechanismen. Der einfachste Weg, ein parallel verteiltes Programm zu erstellen, ist die Verwendung von Erlang. Unsere Architektur umfasst Software „Sekundärsensoren“, es können mehrere für einen physischen Sensor vorhanden sein, und wenn wir uns auf Zehntausende von Kunden mit Dutzenden von Geräten verlassen, müssen wir einen riesigen Datenstrom verarbeiten. Sie benötigen leichte Prozesse, die in großen Mengen ausgeführt werden können. Mit Erlang können Sie Zehntausende von Prozessen auf einem Kern ausführen, das System lässt sich gut skalieren.
(Sergey Abramov, korrespondierendes Mitglied der RAS)
Laut dem Entwickler ist es bei Erlang einfach, ein abwechslungsreiches Team von Programmierern zusammenzustellen, in dem Studenten und Koryphäen ein System erstellen. Einige Fragmente des Softwaresystems weisen einen Fehler auf, der jedoch weiterhin funktioniert. Auf diese Weise können Sie die falschen Stellen im Handumdrehen beheben.
Sensitive Controller überträgt Daten über WiFi oder RS-485
(Sensibles Haus, Wikimedia Commons, CC-BY)Das sensible Haussystem nutzt alle Technologien, die das IPS RAS zur Steuerung von Supercomputern verwendet. Dazu gehören elektronische Sensoren, Überwachungssysteme und Fernbedienungen. Jetzt arbeitet das sensible Programm mit eigenen Sensoren und kann eine Verbindung zu den Brandschutzschleifen herstellen. Es ist jedoch geplant, Daten von den Sensoren von „Smart Homes“ zu sammeln.
„Sensitive House“ ist interessant, weil komplexe intellektuelle Lösungen für Stadt, Block und Haus auf dem neuesten Stand sind. Hier ist es interessant, nicht einen Supercomputer zu bauen, sondern einen Social-Computer-Komplex zu bauen, der einen Supercomputer in den Alltag einführt, damit die Maschine das Leben der Menschen verändert.
(Olga Kolesnichenko, Dozentin an der Sechenovskiy Universität)
Bis zum Frühjahr 2020 werden die Entwickler eine Reihe grundlegender Programme und Ausrüstungen vorbereiten, um Systeme unterschiedlicher Größe in Gebäuden und Wohnungen zu montieren. Sie versprechen, dass das Ergebnis einfach einzurichten und nicht komplizierter ist als ein Staubsaugerroboter. Das Basisset unterstützt alle überwachten Geräte: Heizkessel, Warmwasserbereiter, Kühlschränke, Wasserpumpen und Klärgruben. Dann kommt der Verkauf im kleinen Maßstab, dann die Produktion ohne Produktion, ergänzt durch neue Sensoren und Module. Und in Zukunft ist eine Vielzahl von Diversifizierungen und Anpassungen möglich - eine sensible Farm, ein sensibles Krankenhaus, ein sensibles Schiff und sogar ein sehr sensibler Panzer.
Text: CC-BY 4.0.Porträt: CC-BY-SA 3.0.