機(jī)器學(xué)習(xí)是用數(shù)據(jù)或以往的經(jīng)驗(yàn)，以此優(yōu)化計(jì)算機(jī)程序的性能標(biāo)準(zhǔn)，非聯(lián)合學(xué)習(xí)和聯(lián)合學(xué)習(xí)從屬于機(jī)器學(xué)習(xí)的概念范疇之內(nèi)。非聯(lián)合學(xué)習(xí)指每套系統(tǒng)按照自身數(shù)據(jù)建立并優(yōu)化預(yù)測(cè)模型，但其存在數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象：相互獨(dú)立存儲(chǔ)，獨(dú)立維護(hù)，彼此間相互孤立，嚴(yán)重影響機(jī)器學(xué)習(xí)的效率、效果。
聯(lián)合學(xué)習(xí)作為一種全新人工智能范式，它在確保數(shù)據(jù)隱私的前提下，鼓勵(lì)多個(gè)設(shè)備貢獻(xiàn)數(shù)據(jù)，讓共創(chuàng)智能成為可能。每套設(shè)備確保數(shù)據(jù)留在本地，在本地進(jìn)行模型訓(xùn)練，然后通過(guò)模型流動(dòng)聚合的方式，與其他設(shè)備共同訓(xùn)練出更加精準(zhǔn)的智能模型。
為了更好展現(xiàn)聯(lián)合學(xué)習(xí)技術(shù)以及優(yōu)勢(shì)，本套演示DEMO利用一臺(tái)東土科技邊緣控制器產(chǎn)品，同時(shí)搭載三套設(shè)備控制系統(tǒng)，展示聯(lián)合學(xué)習(xí)模型如何精準(zhǔn)預(yù)測(cè)設(shè)備在完成某項(xiàng)任務(wù)的能耗。
方案優(yōu)勢(shì)
東土科技NewPre邊緣通用服務(wù)器產(chǎn)品，搭載INTEWELL工業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，虛擬出多個(gè)實(shí)時(shí)系統(tǒng)及非實(shí)時(shí)系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)兩種系統(tǒng)的融合統(tǒng)一。其中，實(shí)時(shí)系統(tǒng)完成各套系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)集成的邊緣計(jì)算功能，可調(diào)節(jié)每套系統(tǒng)的控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算等功能，并為云端服務(wù)器提供聯(lián)合學(xué)習(xí)的運(yùn)算數(shù)據(jù)；非實(shí)時(shí)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)庫(kù)和人機(jī)接口，運(yùn)行KyScada軟件以展示東土科技邊緣通用控制器實(shí)時(shí)系統(tǒng)與非實(shí)時(shí)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。
NewPre邊緣通用控制器非實(shí)時(shí)系統(tǒng)提供人工交互機(jī)制，根據(jù)操作人員輸入的信息，通過(guò)實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的控制邏輯和算法可以向電機(jī)發(fā)出實(shí)時(shí)指令，電機(jī)按照既定的運(yùn)動(dòng)方式、軌跡、參數(shù)等（比如砝碼重量、提升高度、提升時(shí)間、每段行程的加減速度）形式完成重物的提升動(dòng)作。實(shí)時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電表的實(shí)時(shí)反饋值來(lái)記錄每次任務(wù)的能耗，并將每次任務(wù)的參量用于優(yōu)化機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)模型。
以往，我們通過(guò)設(shè)置一系列系統(tǒng)參數(shù)來(lái)實(shí)時(shí)控制電機(jī)，每一個(gè)軌道采用不同的控制方式執(zhí)行升降砝碼的任務(wù)，導(dǎo)致電機(jī)能耗的測(cè)算值具備較大差異。搭載NewPre邊緣通用控制器的聯(lián)合學(xué)習(xí)模式，共享并建立所有軌道的運(yùn)行數(shù)據(jù)，三個(gè)軌道采用相同的控制系統(tǒng)和設(shè)備，從理論上講，三套系統(tǒng)具備相同的數(shù)學(xué)模型，考慮到每個(gè)軌道各自物理屬性差異，在保證數(shù)據(jù)不出主權(quán)的前提下使用多方數(shù)據(jù)，訓(xùn)練出更加泛化的模型，并精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)各種控制策略下的電機(jī)能耗。
在允許的時(shí)間內(nèi)，完成指定提升高度的路徑有多種：如先以最高速度啟動(dòng)，接近終點(diǎn)后剎車(chē)停止；或先慢速然后再加速；或加速和減速間隔運(yùn)行或勻速運(yùn)行等各類(lèi)情況。為了節(jié)約能耗，需要精準(zhǔn)預(yù)測(cè)不同策略/參數(shù)下，在規(guī)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)完成指定任務(wù)的能耗。
如圖所示，在圖1軌、2軌和3軌中，分別輸入不同的參數(shù)，點(diǎn)擊“開(kāi)始預(yù)測(cè)”按鈕，聯(lián)合學(xué)習(xí)和非聯(lián)合學(xué)習(xí)都會(huì)給出相應(yīng)的預(yù)測(cè)值。設(shè)備按照設(shè)定參數(shù)運(yùn)行之后，會(huì)得到實(shí)際能耗，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化各自模型中的系數(shù)。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3軌整體數(shù)據(jù)的數(shù)值誤差較??；聯(lián)合學(xué)習(xí)的誤差百分比小于非聯(lián)合學(xué)習(xí)的誤差百分比；測(cè)試?yán)塾?jì)次數(shù)越多。誤差的百分比越小。
方案亮點(diǎn)：
運(yùn)用一臺(tái)NewPre虛擬出多個(gè)PLC，可進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)采集和處理、人工智能和聯(lián)合學(xué)習(xí)算法等相關(guān)技術(shù)可普及并應(yīng)用到電梯系統(tǒng)及其他控制系統(tǒng)，以提高工作效率，節(jié)約能耗。
聯(lián)合學(xué)習(xí)的智能模型可以更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)電機(jī)能耗，有助于推測(cè)最優(yōu)解決方案。
驗(yàn)證了聯(lián)合學(xué)習(xí)的潛在能力，在數(shù)據(jù)隱私和機(jī)密保護(hù)的前提下，利用各自的ERP/MSE上的人員/設(shè)備/訂單管理和排班信息，訓(xùn)練出個(gè)性化的模型，以便更加精準(zhǔn)地預(yù)測(cè)用電負(fù)荷。
