Būsimi Elektros Tinklai, Įkvėpti Žmogaus Smegenų

{h1}

Tyrėjai tikisi, kad studijuodami, kaip neuroniniai tinklai integruojasi ir reaguoja į sudėtingą informaciją, įkvėpsite naujų metodų, kaip valdyti nuolat kintantį šalies energijos tiekimą ir paklausą.

Ši 4 dalių serija, išleista sutapti su Smegenų suvokimo savaitė, akcentuoja Nacionalinio mokslo fondo inžinerijos direktorato investicijas į pažangiausių įrankių ir technologijų plėtrą, kurios pagerins mūsų smegenų supratimą.

Neprilygstamas žmogaus smegenų sugebėjimas apdoroti ir įprasminti didelius sudėtingų duomenų kiekius patraukė inžinierių, dirbančių valdymo sistemų srityje, dėmesį.

„Smegenys yra viena patikimiausių egzistuojančių skaičiavimo platformų“, - sako Clemenso universiteto Realaus laiko galios ir intelektualiųjų sistemų laboratorijos direktorius, daktaras Ganeshas Kumaras Venayagamoorthy. "Kai maitinimo sistemų valdymas tampa vis sudėtingesnis, prasminga žiūrėti į smegenis kaip į pavyzdį, kaip spręsti visus egzistuojančius sudėtingumus ir netikrumą".

Venayagamoorthy vadovaujama, neuromokslininkų ir inžinierių komanda naudoja induose užaugintus neuronus imituotų elektros tinklų valdymui. Tyrėjai tikisi, kad tiriant, kaip neuroniniai tinklai integruojasi ir reaguoja į sudėtingą informaciją, bus įkvėpti nauji metodai valdyti nuolat kintančią šalies energijos tiekimą ir paklausą.

Kitaip tariant, mūsų būsimo elektros tinklo protų galia gali būti ne tai, ką jūs manote.

Galia žmonėms

Amerikos strategija tiekti energiją prasidėjo 1800-ųjų pabaigoje, kai keletas izoliuotų jėgainių aptarnavo regioninius klientus. Per ateinančius 50 metų elektros sistema buvo greitai pertvarkyta į tarpusavyje sujungtą „tinklą“, kuris užtikrino prieigą prie energijos, kai įranga sugedo arba netikėtai prireikė.

Šiandien beveik 200 000 mylių aukštos įtampos linijų, jungiančių daugiau nei 6000 elektrinių, Amerikos elektros tinklas buvo vadinamas didžiausia pasaulyje mašina.

Deja, senėjanti tinklo infrastruktūra nebuvo sukurta patenkinti šiandienos vis didėjančią paklausą. JAV energetikos departamento duomenimis, vidutinė elektros energijos generavimo stotis JAV buvo pastatyta septintajame dešimtmetyje, naudojant dar senesnes technologijas. Šiandien vidutinis pastotės transformatorius yra 42 metai, praėjus dvejiems metams nuo numatomo jo eksploatavimo laikotarpio.

Kita problema yra ta, kad nors sistema turi didelę galią gaminti galia, ji iš tikrųjų neturi būdo parduotuvėje galia.

Dėl to gali kilti problemų dėl netikėtai išaugusios paklausos, o tai gali sukelti didžiulį elektros energijos praradimą (užtemimą) arba sumažėjimą (užtemimą). 2003 m. 50 milijonų žmonių 8 valstijose ir 1 Kanados provincijoje liko be energijos, kai viena perdavimo linija Ohajo valstijoje buvo pažeista medžio galūnė.

Rytojaus elektros tinklas turės sugebėti numatyti naudojimą ir greitai kompensuoti netikėtą poreikį.

Dabartinė mūsų sistemos „užsakomųjų“ energijos gamybos strategija taip pat apsunkina neatsinaujinančių energijos šaltinių, tokių kaip vėjo ir saulės energija, įtraukimą, kurie negali būti pakreipti aukštyn ar žemyn, atsižvelgiant į energijos suvartojimo pikas ir trūkumus.

„Norėdami kuo geriau išnaudoti įvairių rūšių atsinaujinančius energijos šaltinius, mums reikia intelektualiojo tinklo, kuris realiu laiku galėtų vykdyti dispečerinį valdymą ir valdyti optimaliai prieinamas energijos kaupimo sistemas“, - sako „Venayagamoorthy“ atstovas.

Clemsono universiteto Realaus laiko galios ir intelektualiųjų sistemų laboratorijos direktorius, mokslininkas dr.

Clemsono universiteto realaus laiko galios ir intelektualiųjų sistemų laboratorijos direktorius, mokslinis doktorantas G. Kumaras Venayagamoorthy, vadovauja tyrėjų komandai, naudojančiai gyvas smegenų ląsteles, kad būtų galima išspręsti sudėtingas problemas realaus laiko kompiuteriu imituotame elektros tinkle.

Kreditas: Clemsono universitetas.

Protingesnis elektros tinklas

Nors tokios technologijos kaip saulės baterijos, vėjo turbinos ir hibridinės elektrinės transporto priemonės padės sumažinti neatsinaujinančios energijos suvartojimą, ekspertai tiki, kad bus sukurtas „išmanusis“ tinklas, galintis stebėti ir valdyti elektros energijos srautą iš elektrinių iki atskirų prietaisų., turės didžiausią poveikį.

Pasak Energetikos departamento, jei dabartinis tinklas būtų tik 5 procentais efektyvesnis, sutaupytos energijos kiekis būtų lygus 53 milijonų automobilių pašalinimui iš planetos.

Nors buvo pasiūlyta keletas strategijų, kaip optimizuoti tinklo veikimą ir įtraukti nepertraukiamus energijos šaltinius, pagrindinis tikslas yra sukurti paskirstytą energijos tiekimo tinklą, kuriam būtų būdingas dvipusis elektros ir informacijos srautas.

Venayagamoorthy ieškojo smegenų įkvėpimo.

„Mums reikia sistemos, kuri galėtų stebėti, prognozuoti, planuoti, mokytis, priimti sprendimus“, - sako „Venayagamoorthy“ atstovas. "Galų gale mums reikia kontrolės sistemos, labai panašios į smegenis."

Ką darytų smegenys?

Kadangi smegenys veikia visiškai kitaip nei tradicinės skaičiavimo sistemos, pirmas žingsnis buvo bandymas įprasminti, kaip smegenys integruojasi ir reaguoja į duomenis. Norėdami tai padaryti, „Venayagamoorthy“ pasitelkė neuromokslininką Steve'ą Potterį, Ph.D., Džordžijos technologijos instituto „NeuroEngineering“ laboratorijos direktorių.

Poteris, mokymosi ir atminties tyrimų srities lyderis, neseniai pradėjo naujo metodo, skirto suprasti, kaip smegenys integruojasi ir reaguoja į informaciją tinklo lygiu, metodą. Šis metodas apima neuronų auginimą inde, kuriame yra elektrodų tinklelis, kuris gali ir stimuliuoti, ir registruoti aktyvumą. Elektrodai sujungia neuronų tinklą su kompiuteriu, sudarydami sąlygas dvipusiam ryšiui tarp gyvųjų ir elektroninių komponentų.

Poterio grupei praeityje buvo sėkmingas šis požiūris, parodžius, kad gyvus neuronų tinklus galima sukurti kontroliuojant kompiuteriu modeliuojamus gyvūnus ir paprastus robotus.

Dabartiniame projekte tinklas yra apmokytas atpažinti įtampos ir greičio signalus iš „Venayagamoorthy“ elektros tinklo modeliavimo ir reaguoti į juos.

„Tikslas yra paversti fizinius ir funkcinius pokyčius, kurie vyksta, kai gyvas neuronų tinklas mokosi, į matematines lygtis, galiausiai sukurdamas į smegenis panašesnę intelektualią valdymo sistemą“, - sako Venayagamoorthy.

Tikslas yra sukurti smegenų įkvėptą kompiuterinį kodą, tai reiškia, kad gyvos smegenų ląstelės nebus galutinės lygties dalis.

Ko mes išmokome iki šiol?

Bendradarbiavimas jau davė vilčių teikiančių rezultatų.

Tyrėjai sėkmingai „išmokė“ gyvą neuronų tinklą, kaip reaguoti į sudėtingus duomenis, ir įtraukė šiuos radinius į imituotas versijas, vadinamas bioįkvėptais dirbtiniais neuronų tinklais (BIANNS). Šiuo metu jie naudoja naująjį ir patobulintą BIANNS, norėdami valdyti sinchroninius generatorius, prijungtus prie maitinimo sistemos.

Venayagamoorthy ir jo komanda tikisi, kad šis darbas atvers kelią protingesniam mūsų būsimo elektros tinklo valdymui.

Norėdami gauti daugiau informacijos apie šį projektą, apsilankykite brain2grid.org.

Redaktoriaus pastaba: Šiame straipsnyje pavaizduotus tyrimus parėmė Nacionalinis mokslo fondas, federalinė agentūra, kuriai pavesta finansuoti pagrindinius mokslinius tyrimus ir švietimą visose mokslo ir inžinerijos srityse. Šioje nuomonėje išsakytos nuomonės, išvados ir išvados ar rekomendacijos nebūtinai atspindi Nacionalinio mokslo fondo požiūrį. Žr Už scenų archyvo.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kodėl Graužikai Yra Tokie Populiarūs Tiriamieji?
Kodėl Graužikai Yra Tokie Populiarūs Tiriamieji?

„Wifi“ Pagrindai: Viskas Apie Belaidžio Tinklo Technologijas
„Wifi“ Pagrindai: Viskas Apie Belaidžio Tinklo Technologijas

Mokslas Naujienos


Kodėl Man Skauda Dienas Po To, Kai Dirbau?
Kodėl Man Skauda Dienas Po To, Kai Dirbau?

Tasmanijos Lobis: Retas Xvii A. Australijos Paviršiaus Žemėlapis
Tasmanijos Lobis: Retas Xvii A. Australijos Paviršiaus Žemėlapis

Miesto Dydžio Mėnulio Lavos Vamzdis Gali Būti Būsimų Astronautų Gyventojai
Miesto Dydžio Mėnulio Lavos Vamzdis Gali Būti Būsimų Astronautų Gyventojai

Kaip Veikia Hidraulinis Trupinimas
Kaip Veikia Hidraulinis Trupinimas

Atrastas Jaunų Dinozaurų Lizdas Su „Aukle“
Atrastas Jaunų Dinozaurų Lizdas Su „Aukle“


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com