Mifumo ya Kifarakisi-Kiumili ya Majengo Yenye Uhuru wa Kienyeji na DAO, LLM, na Mzalia Dijitali

Yaliyomo

1. Utangulizi

Utafiti wa sasa wa majengo yanayojitekeleza unalenga hasa ufanisi wa nishati na automatiska, lakini unakabiliwa na mipaka katika kubadilika na uwazi. Mifumo ya jadi ya AK inategemea sheria zilizowekwa mapema na inapambana na shughuli ngumu za majengo zinazobadilika. Miundo ya kati ya usimamizi wa vivanda inazuia zaidi uhuru wa kweli. Karatasi hii inatanguliza mfumo mpya wa Mfumo wa Kifarakisi-Kiumili wa Jengo Lenye Uhuru wa Kienyeji unaounganisha DAO, LLM, na mizalia dijitali kuunda miundombinu mahiri inayojisimamia yenyewe.

2. Mbinu

2.1 Mfumo wa Jengo Lenye Uhuru wa Kienyeji

Mfumo uliopendekezwa unaunganisha teknolojia tatu kuu: Mashirika Yenye Uhuru wa Kienyeji (DAO) kwa usimamizi wa uwazi, Miundo Mikubwa ya Lugha (LLM) kwa uamuzi mwerevu, na Mizalia Dijitali kwa uwakilishi wa jengo wa wakati halisi. Hii huunda mfumo wa kifarakisi-kiumili unaoweza kufanya kazi peke yake na usimamizi wa kifedha.

2.2 Msaidizi wa AK Uliojengwa kwa LLM

Msaidizi wa hali ya juu wa AK ulitengenezwa kwa kutumia usanidi msingi wa transformer ili kutoa mwingiliano wa kibinadamu-jengo unaoeleweka. Mfumo huu unachakata maswali ya lugha asilia kuhusu shughuli za jengo, manunuzi ya blockchain, na kazi za usimamizi wa vivanda, na kuwezesha mawasiliano yasiyo na pingamizi kati ya wakazi na miundombinu inayojitekeleza.

2.3 Uunganishaji wa Mzalia Dijitali

Sehemu ya mzalia dijitali huunda nakala ya kimaofu ya jengo halisi, inayosasishwa kila mara na data ya wakati halisi kutoka kwa sensorer. Hii inawezesha matengenezo ya kutabiri, uboreshaji wa utendaji, na majaribio ya mazingira bila kuvuruga kazi halisi za jengo.

3. Utekelezaji wa Kiufundi

3.1 Mfumo wa Kihisabati

Mchakato wa kujitekeleza wa kufanya maamuzi unafuata mbinu ya kujifunza kwa nguvu ambapo mfumo huboresha shughuli za jengo kulingana na malengo mengi:

$J(\theta) = \mathbb{E}_{\tau \sim \pi_\theta}[\sum_{t=0}^{T} \gamma^t r(s_t, a_t)]$

ambapo $J(\theta)$ inawakilisha utendakazi lengwa, $\pi_\theta$ ni sera, $r(s_t, a_t)$ ni tuzo kwa wakati $t$, na $\gamma$ ni kipengele cha punguzo. Mfumo unalinda ufanisi wa nishati $E$, starehe ya wakazi $C$, na gharama ya utendaji $O$:

$r(s_t, a_t) = \alpha E(s_t, a_t) + \beta C(s_t, a_t) + \delta O(s_t, a_t)$

3.2 Utekelezaji wa Msimbo

Programu ya full-Stack isiyo na kituo cha mamlaka ilitekelezwa kwa kutumia Solidity kwa kandarasi mahiri na Python kwa vipengele vya AK:

class JengoLenyeUhuru:
    def __init__(self, kitambulisho_jengo, kandarasi_dao, modeli_llm):
        self.kitambulisho_jengo = kitambulisho_jengo
        self.kandarasi_dao = kandarasi_dao
        self.msaidizi_llm = modeli_llm
        self.mzalia_dijitali = MzaliaDijitali(kitambulisho_jengo)
    
    def chakata_ombi_la_mkaazi(self, swala):
        # LLM inachakata lugha asilia
        dhamira = self.msaidizi_llm.ainisha_dhamira(swala)
        if dhamira == "udhibiti_kiwanda":
            return self.tekeleza_udhibiti_kiwanda(swala)
        elif dhamira == "shughuli_ya_kifedha":
            return self.tekeleza_kura_dao(swala)
        
    def boresha_shughuli(self, data_sensorer):
        # Kujifunza kwa nguvu kwa marekebisho yanayojitekeleza
        hali = self.mzalia_dijitali.pata_hali_ya_sasa()
        tendo = self.wavuti_ya_sera.tabiri(hali)
        tuzo = self.hisabu_tuzo(hali, tendo)
        return tendo, tuzo

4. Matokeo ya Majaribio

4.1 Mazingira ya Majaribio

Mazingira sita ya ulimwengu halisi yalijaribiwa ili kuthibitisha mfumo:

• Usimamizi wa mapato na matumizi ya jengo kupitia DAO
• Udhibiti wa kiwanda unaosaidiwa na AK kupitia lugha asilia
• Marekebisho yanayojitekeleza ya mifumo ya HVAC
• Upangaji wa matengenezo ya kutabiri
• Uboreshaji wa matumizi ya nishati
• Usalama na automatiska ya udhibiti wa upatikanaji

4.2 Vipimo vya Utendaji

Mfano wa kwanza ulionyesha maboresho makubwa katika vipimo mbalimbali:

5. Uchambuzi Muhimu

6. Matumizi ya Baadaye

Teknolojia hii ina uwezo mkubwa wa matumizi mapana zaidi:

• Miji Mahiri: Kuongeza uwezo kwa usimamizi wa miundombinu inayojitekeleza ya kiwango cha wilaya
• Uimara wa Majanga: Mitandao ya majengo inayojiponya wakati wa dharura
• Maendeleo Endelevu: Uboreshaji wa wino kaboni na ripoti zinazojitekeleza
• Vivanda vya Afya: Udhibiti wa mazingira unaojitekeleza kwa mahitaji maalum ya matibabu
• Makazi ya Angani: Matumizi katika automatiska ya majengo ya nje ya dunia ambapo kuingilia kati kwa kibadamu ni mdogo

Maelekezo ya utafiti wa baadaye ni pamoja na usimbu fiche wenye kustahimili quantum kwa usalama wa muda mrefu, mbinu za kujifunza kwa muungano kwa ushirikiano unaolinda faragha kati ya majengo, na uunganishaji na mizalia dijitali ya kiwango cha jijini kama ilivyoanzishwa na miradi kama Mradi wa Singapore ya Kimaofu.

7. Marejeo

1. Zhu, J. Y., et al. "Unpaired image-to-image translation using cycle-consistent adversarial networks." Proceedings of the IEEE international conference on computer vision. 2017.
2. Taasisi ya Kitaifa ya Viwango na Teknolojia. "Mfumo wa Mifumo ya Kifarakisi-Kiumili." Chapisho Maalum la NIST 1500-201. 2017.
3. Taasisi ya Kimataifa ya McKinsey. "AK na Mustakabali wa Usimamizi wa Vivanda." 2022.
4. Msingi wa Kitaifa wa Utafiti wa Singapore. "Singapore ya Kimaofu: Mzalia Dijitali Uliochanganyika." 2023.
5. Buterin, V. "Karatasi Nyeupe ya Ethereum: Jukwaa la Kandarasi Mahiri la Kizazi Kijacho na Programu Isiyo na Kituo cha Mamlaka." 2014.
6. Vaswani, A., et al. "Umakini ndio unachohitaji." Maendeleo katika mifumo ya usindikaji wa habari ya neva. 2017.