Tulevat Power Gridit Innoittamana Ihmisen Aivot

{h1}

Tutkijat toivovat, että tutkimalla kuinka neuroverkot integroituvat ja reagoivat monimutkaisiin tietoihin herättävät uusia menetelmiä maan muuttuvan virtalähteen ja kysynnän hallitsemiseksi.

Tämä 4-osainen sarja, julkaistu samaan aikaan Brain Awareness Week, korostaa kansallisen tiedesäätiön teknisen osaston investointeja kehittämään huippuosaavia työkaluja ja tekniikoita, jotka edistävät aivojen ymmärtämistä.

Ihmisen aivojen vertaamaton kyky käsitellä ja tuntea suuria määriä monimutkaisia ​​tietoja on saanut ohjaajien alalla työskentelevien insinöörien huomion.

"Aivot ovat yksi tehokkaimmista laskennallisista alustoista," sanoo Ganesh Kumar Venayagamoorthy, Ph.D., Clemsonin yliopiston Real-Time Power ja Intelligent Systems Laboratory. "Kun voimajärjestelmien hallinta muuttuu entistä monimutkaisemmaksi, on järkevää tarkastella aivoja mallina siitä, miten käsitellä koko olemassaolevaa monimutkaisuutta ja epävarmuutta."

Venayagamoorthyn johtama neurotieteilijät ja insinöörit käyttävät ruokalassa kasvatettuja neuroneja simuloidun sähköverkon hallitsemiseksi. Tutkijat toivovat, että tutkimalla kuinka neuroverkot integroituvat ja vastaavat monimutkaisiin tietoihin herättävät uusia menetelmiä maan muuttuvan virtalähteen ja kysynnän hallitsemiseksi.

Toisin sanoen tulevaisuuden sähköverkkoamme aivokyky ei välttämättä ole sitä, mitä ajattelet.

Valta kansalle

Amerikan strategiat voimalan käyttöön alkoivat 1800-luvun lopulla lukuisiksi erillisiksi tuotantolaitoksiksi, jotka palvelevat alueellisia asiakkaita. Seuraavien 50 vuoden aikana sähköjärjestelmä muutettiin nopeasti yhdistävään "verkkoon", joka mahdollisti pääsyn tehoon laitteiden epäonnistuttua tai odottamattoman kysynnän aikana.

Nykyään lähes 200 000 mailia suurjännitelinjoja, jotka yhdistävät yli 6000 voimalaitosta, Amerikan sähköverkkoa on kutsuttu maailman suurimmaksi yksittäiseksi koneeksi.

Valitettavasti verkon ikääntymisen infrastruktuuria ei rakennettu vastaamaan nykypäivän kasvavaan kysyntään. Yhdysvaltain energiaministeriön mukaan Yhdysvaltojen keskimääräinen sähköntuotantoasema rakennettiin 1960-luvulla käyttäen vieläkin vanhaa tekniikkaa. Nykyään keskimääräinen sähköaseman muuntaja on 42 vuotta vanha, kaksi vuotta sen odotettua käyttöikää.

Toinen ongelma on se, että järjestelmässä on suuri kapasiteetti tuottaa voimalla, sillä ei todellisuudessa ole tapaa myymälä teho.

Tämä voi aiheuttaa ongelmia odottamattoman suuren kysynnän aikana, mikä voi johtaa massiiviseen häviöön (sähkökatko) tai vähentämiseen (brownout) sähköntuotannossa. Vuonna 2003 50 miljoonaa ihmistä 8 valtiossa ja 1 kanadalaisessa maakunnassa jäi ilman valtaa, kun yksi Ohjauslinja vahingoittui puun rungolla.

Huomisen sähköverkkoon täytyy pystyä ennakoimaan käyttö ja kompensoida nopeasti odottamaton tarve.

Nykyisen järjestelmän "sähköntuotannon" sähköntuotantostrategia vaikeuttaa myös uusiutuvien energialähteiden, kuten tuuli- ja aurinkoenergian, sisällyttämistä, jota ei voida kiertää ylös tai alas virrankulutuksen ja huippupisteiden vuoksi.

"Jotta saataisiin mahdollisimman paljon irti erilaisten uusiutuvien energialähteiden, tarvitsemme älykkään verkon, joka pystyy suorittamaan reaaliaikaisen lähetyksen ja hallinnoimaan optimaalisesti käytettävissä olevia energian varastointijärjestelmiä", Venayagamoorthy kertoo.

G. Kumar Venayagamoorthy, johtaja, Real-Time Power ja Intelligent Systems -laboratorio Clemsonin yliopistossa johtaa tutkimushenkilöstöä, joka käyttää eläviä aivosoluja monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi reaaliaikaisessa tietokoneohjattuun sähköverkkoon.

G. Kumar Venayagamoorthy, johtaja, Real-Time Power ja Intelligent Systems -laboratorio Clemsonin yliopistossa johtaa tutkimushenkilöstöä, joka käyttää eläviä aivosoluja monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi reaaliaikaisessa tietokoneohjattuun sähköverkkoon.

Luottamus: Clemson University.

Älykkäämpi sähköverkko

Vaikka tekniikat, kuten aurinkopaneelit, tuuliturbiinit ja hybridiset sähköautot auttavat vähentämään uusiutumattomia energiankulutustarpeitamme, asiantuntijat uskovat "älykkään" verkon kehittämisen, joka pystyy valvomaan ja valvomaan voimalaitosten sähkövirtaa yksittäisiin laitteisiin, on suurin vaikutus.

Energia-osaston mukaan, jos nykyinen verkko olisi vain 5 prosenttia tehokkaampi, energiansäästö olisi yhtä kuin 53 miljoonan auton poistaminen planeetalta.

Vaikka joukko strategioita on ehdotettu verkon suorituskyvyn optimoimiseksi ja katkonaisten energialähteiden sisällyttämiseksi, lopullinen tavoite on luoda hajautettu energian toimitusverkko, jolle on tunnusomaista kaksisuuntainen sähkön virta ja informaatio.

Venayagamoorthyn näkökulmasta katsottuna aivoihin inspiraationa oli ei-aivotonta.

"Me tarvitsemme järjestelmää, joka voi valvoa, ennustaa, suunnitella, oppia ja tehdä päätöksiä", Venayagamoorthy sanoo. "Lopulta tarvitsemme valvontajärjestelmää, joka on hyvin aivojen kaltainen."

Mitä aivot tekisivät?

Koska aivot toimivat täysin eri tavoin kuin perinteiset tietojenkäsittelyjärjestelmät, ensimmäinen askel oli yrittää saada järkeä siitä, miten aivo integroituu ja vastaa tietoihin. Tätä varten Venayagamoorthy haki neurotieteilijä Steve Potterin, neurotieteen laboratorion johtajan, Georgian teknillisen korkeakoulun johtajan asiantuntemusta.

Oppimisen ja muistitutkimuksen johtajana Potter on äskettäin kehittänyt uuden menetelmän ymmärtämään, miten aivot integroituvat ja vastaavat verkon tasolla annettuihin tietoihin. Tekniikka sisältää kasvavia neuroneja astiaan, joka sisältää elektrodien verkon, joka voi sekä stimuloida että nauhoittaa toimintaa. Elektrodit yhdistävät neuronaaliverkon tietokoneeseen, mikä mahdollistaa kaksisuuntaisen kommunikaation elävän ja elektronisen komponentin välillä.

Potterin ryhmä on menestynyt tähän lähestymistapaan aiemmin, kun hän on osoittanut, että eläviä neuronaalisia verkkoja voidaan hallita tietokoneella simuloiduilla eläimillä ja yksinkertaisilla robotteilla.

Nykyisessä hankkeessa verkko on koulutettu tunnistamaan ja vastaamaan Venayagamoorthyn sähköverkkosimulaation jännite- ja nopeussignaaleista.

"Tavoitteena on kääntää fyysiset ja toiminnalliset muutokset, jotka tapahtuvat elävänä neuronaalisena verkkona oppia matemaattisiin yhtälöihin, mikä johtaa lopulta enemmän aivojen kaltaiseen älykkääseen hallintajärjestelmään", Venayagamoorthy sanoo.

Tarkoituksena on kehittää aivojen inspiroimaa tietokonekoodia, mikä tarkoittaa, että elävät aivosolut eivät kuulu lopulliseen yhtälöön.

Mitä olemme oppineet tähän mennessä?

Yhteistyö on jo tuottanut rohkaisevia tuloksia.

Tutkijat ovat menestyksekkäästi opettaneet elävän neuronaalisen verkoston vastaamaan monimutkaisiin tietoihin ja sisällyttäneet nämä löydökset simuloiduiksi versioiksi, joita kutsutaan bioinsepatuiksi keinotekoisiksi neuroverkoiksi (BIANNS). He käyttävät parhaillaan uusia ja parannettuja BIANNS-järjestelmiä, jotka ohjaavat sähköjärjestelmään kytkettyjä synkronisia generaattoreita.

Venayagamoorthy ja hänen tiiminsä toivovat, että tämä työ avustaa tietä älykkäämmäksi hallitsemiseksi tulevasta sähköverkostostamme.

Lisätietoja tästä hankkeesta on osoitteessa brain2grid.org.

Toimittajan huomautus: Tässä artikkelissa esitettyä tutkimusta on tukenut Kansallinen tiedesäätiö, liittovaltion virasto, jonka tehtävänä on rahoittaa perustutkimusta ja koulutusta kaikilla tieteen ja tekniikan aloilla. Kaikki tässä asiakirjassa esitetyt mielipiteet, havainnot, päätelmät tai suositukset eivät välttämättä kuvasta kansallisen tiedesäätiön näkemyksiä. Katso Näkymätarkiston takana.


Video Täydentää: .




FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com