Бъдещи Мрежи На Мощността, Вдъхновени От Човешкия Мозък

{h1}

Изследователите се надяват, че изучаването на това как невронните мрежи се интегрират и реагират на сложна информация ще вдъхнови нови методи за управление на постоянно променящото се захранване и предлагане на страната.

Тази серия от 4 части, публикувана, за да съвпадне с Седмица на информираността на мозъка, подчертава инвестициите, направени от Инженерната дирекция на Националната научна фондация за разработване на авангардни инструменти и технологии, които ще подобрят нашето разбиране за мозъка.

Ненадминатата способност на човешкия мозък да обработва и осмисля големи количества сложни данни привлече вниманието на инженерите, работещи в областта на системите за управление.

"Мозъкът е една от най-здравите изчислителни платформи, която съществува", казва Ганеш Кумар Венаягамоорти, доктор на науките, директор на лабораторията за захранване и интелигентни системи в реално време в университета в Клемсън. „Когато управлението на енергийните системи става все по-сложно, има смисъл да се гледа на мозъка като на модел за това как да се справим с цялата сложност и несигурността, която съществува.“

Воден от Venayagamoorthy, екип от невролози и инженери използва неврони, отглеждани в чиния, за да контролира симулирани електрически мрежи. Изследователите се надяват, че изучаването на това как невронните мрежи се интегрират и реагират на сложна информация ще вдъхнови нови методи за управление на постоянно променящото се захранване и предлагане на страната.

С други думи, мозъчната сила зад бъдещата ни електрическа мрежа може да не е това, което мислите.

Сила на хората

Стратегията на Америка за осигуряване на енергия започва в края на 1800 г. като редица изолирани централи, които обслужват регионални клиенти. През следващите 50 години електрическата система бързо се трансформира във взаимосвързана "мрежа", която осигурява достъп до захранване, когато оборудването се повреди или по време на неочаквано търсене.

Днес с близо 200 000 мили високоволтови линии, свързващи над 6000 електроцентрали, енергийната мрежа в Америка е наречена най-голямата единична машина в света.

За съжаление, застаряващата инфраструктура на мрежата не е изградена, за да се справи с днешното непрекъснато нарастващо търсене. Според американското министерство на енергетиката средната централа за производство на електроенергия в Съединените щати е построена през 60-те години на миналия век, използвайки още по-стара технология. Днес средният трансформатор на подстанция е на 42 години, две години над очакваната му продължителност на живота.

Друг проблем е, че докато системата има голям капацитет продукция власт, всъщност няма начин да магазин мощност.

Това може да създаде проблеми в периоди на неочаквано голямо търсене, което може да доведе до масивна загуба (затъмнение) или намаляване (изключване) на електроенергията. През 2003 г. 50 милиона души в 8 щата и 1 канадска провинция останаха без ток, когато една преносна линия в Охайо беше повредена от крайник на дърво.

Утрешната електрическа мрежа ще трябва да може да предвиди използването и бързо да компенсира неочаквана нужда.

Стратегията за производство на електроенергия при поискване на сегашната ни система също затруднява включването на възобновяеми източници на енергия, като например вятърна и слънчева енергия, които не могат да бъдат затворени нагоре или надолу в отговор на пикове и затишие в консумацията на енергия.

"За да извлечем максимума от различните видове възобновяеми енергийни източници, се нуждаем от интелигентна мрежа, която може да извършва изпращане в реално време и да управлява оптимално наличните системи за съхранение на енергия", казва Венаягамоорти.

G. Kumar Venayagamoorthy, доктор на науките, директор на лабораторията за захранване и интелигентни системи в реално време в Университета Клемсън, ръководи екип от изследователи, използващи живи мозъчни клетки за решаване на сложни проблеми в компютърна симулирана в реално време електросистема.

G. Kumar Venayagamoorthy, доктор на науките, директор на лабораторията за захранване и интелигентни системи в реално време в Университета Клемсън, ръководи екип от изследователи, използващи живи мозъчни клетки за решаване на сложни проблеми в компютърна симулирана в реално време електросистема.

Кредит: Университетът Клемсън.

По-интелигентна електрическа мрежа

Докато технологии като слънчеви панели, вятърни турбини и хибридни електрически превозни средства ще помогнат за намаляване на потреблението на невъзобновяема енергия, експертите смятат, че развитието на "интелигентна" мрежа, способна да наблюдава и контролира потока на електроенергия от електроцентрали до отделни уреди, ще има най-голямо въздействие.

Според Министерството на енергетиката, ако сегашната мрежа беше само 5 процента по-ефективна, икономията на енергия би била равна на премахването на 53 милиона автомобила от планетата.

Въпреки че са предложени редица стратегии за оптимизиране на работата на мрежата и включване на периодични енергийни източници, крайната цел е да се създаде разпределена мрежа за доставяне на енергия, характеризираща се с двупосочен поток от електричество и информация.

За Венаягамоорти търсенето на вдъхновение в мозъка беше не-мозъчно.

„Нуждаем се от система, която може да наблюдава, прогнозира, планира, учи, взема решения“, казва Венаягамоорти. "В крайна сметка това, от което се нуждаем, е система за контрол, която е много подобна на мозъка."

Какво би направил мозъкът?

Тъй като мозъкът работи по съвсем различен начин от традиционните изчислителни системи, първата стъпка беше да се опита да осмисли как мозъкът се интегрира и реагира на данни. За да направи това, Венаягамоорти се включи в експертните познания на невронауката Стив Потър, доктор на науките, директор на Лабораторията по невроинженеринг в Института за технологии в Джорджия.

Лидер в областта на изучаването и изследването на паметта, Потър наскоро въведе нов метод за разбиране как мозъкът се интегрира и реагира на информация на мрежово ниво. Техниката включва отглеждане на неврони в чиния, съдържаща мрежа от електроди, които могат да стимулират и записват активност. Електродите свързват невронната мрежа с компютър, което позволява двупосочна комуникация между живите и електронните компоненти.

Групата на Потър има успех с този подход в миналото, като показа, че живи невронни мрежи могат да бъдат направени за контрол на компютърно симулирани животни и прости роботи.

В настоящия проект мрежата е обучена да разпознава и реагира на сигнали за напрежение и скорост от симулацията на електропреносната мрежа на Venayagamoorthy.

„Целта е да се преведат физическите и функционални промени, които се случват, когато живата невронна мрежа се учи в математически уравнения, в крайна сметка това води до по-подобна на мозъка интелигентна система за управление“, казва Венаягамоорти.

Целта е да се разработи вдъхновен от мозъка компютърен код, което означава, че живите мозъчни клетки няма да са част от крайното уравнение.

Какво научихме досега?

Сътрудничеството вече даде обнадеждаващи резултати.

Изследователите успешно „научиха“ жива невронална мрежа как да реагира на сложни данни и включиха тези открития в симулирани версии, наречени био-вдъхновени изкуствени невронни мрежи (BIANNS). В момента те използват новия и подобрен BIANNS за управление на синхронни генератори, свързани към електрическа система.

Venayagamoorthy и неговият екип се надяват, че тази работа ще проправи пътя за по-интелигентен контрол върху бъдещата ни електропреносна мрежа.

За повече информация за този проект, вижте brain2grid.org.

Бележка на редактора: Изследванията, описани в тази статия, са подкрепени от Национална научна фондация, федералната агенция, натоварена с финансирането на основни изследвания и образование във всички области на науката и техниката. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация. Вижте Зад архива на сцените.


Видео Добавка: Краят на играта: План за световно поробване.




Изследване


Eye Tracker Буди Сънливи Драйвери
Eye Tracker Буди Сънливи Драйвери

Новата Лента Имитира Лепкави Крака От Гекони
Новата Лента Имитира Лепкави Крака От Гекони

Наука Новини


Нашите Причудливи Роднини: Семеен Албум На Морска Клечка
Нашите Причудливи Роднини: Семеен Албум На Морска Клечка

Въглероден Диоксид Задейства Първичен Страх От Задушаване
Въглероден Диоксид Задейства Първичен Страх От Задушаване

Пиенето На Това Много Кафе Може Да Задейства Мигрени
Пиенето На Това Много Кафе Може Да Задейства Мигрени

Снимки: Разгледайте Забележителната Долина Йосемити
Снимки: Разгледайте Забележителната Долина Йосемити

Какъв Тип Музика Харесват Домашните Любимци?
Какъв Тип Музика Харесват Домашните Любимци?


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com