ҚазҰУ ғалымдары ғимараттардағы энергияны мультиагентті жасанды интеллект арқылы басқаратын жүйе әзірлеуде

Әлемде ғимараттар жалпы электр энергиясының 60%-ға дейінгі бөлігін тұтынады, ал Еуропада бұл көрсеткіш 40%-ға жетеді. Белсенді урбанизация мен қалалардағы халық санының өсуі энергия тұтынуды азайту қажеттілігін одан әрі күшейтіп отыр. Дегенмен адамдардың жайлылығы мен қолайлылығы басым басымдық болып қала береді, бұл екі мақсатты бір мезгілде шешуді талап етеді.

Қазіргі басқару жүйелерінің көбі адамның нақты жайлылық жағдайын емес, температура, ылғалдылық пен көмірқышқыл газының стандартты мәндерін ғана ескереді. Сонымен қатар, көптеген ғимараттарда энергия тұтынудың шыңдары бір мезгілде пайда болып, электр желісіне артық жүктеме түсіреді, бұл жабдықтардың қызмет ету мерзімін қысқартады. Мультиагентті күшейтілген оқыту негізіндегі практикалық іске асырылған жүйелердің саны әлемде әлі де аз, бұл жаңа шешімдерді әзірлеуді өзекті етеді.

Асинхронды энергия тұтынудың жаңа алгоритмі және термография арқылы адамдардың жай-күйін анықтау жүйесі негізінде мультиагентті күшейтілген оқыту әдісі арқылы ғимараттағы энергия тұтынуды және адамдардың жайлылығын басқаратын интеллектуалды жүйе құру.

Жоба адамның жайлылық деңгейін мимика мен бет температурасын (термографияны) біріктіру арқылы, камера мен беттің кез келген өзара орналасуында анықтайтын модель әзірлейді. Ғимараттың энергия ресурстарын асинхронды тұтынуды қамтамасыз ететін мультиагентті басқару жүйесі күшейтілген оқыту негізінде алғаш рет жасалады. Сондай-ақ, фотоэлектрлік жүйелерді қолдана отырып, адамдардың жайлылығын қамтамасыз ететін басқару жүйесіне арналған жасанды интеллект әзірленіп, іс жүзінде сыналады.

Жоба он кезеңнен тұрады: ғимараттың термодинамикалық моделін құру үшін энергия тұтынуды мониторингілеу және басқару жүйесін әзірлеу; агенттерді оқыту мақсатында термодинамикалық модель құру; бейнебақылау және инфрақызыл камералар негізінде адамның жай-күйін тану жүйесін жасау; мультиагентті жүйенің негізгі параметрлерін анықтау үшін кіріс пен шығыс деректердің корреляциясын талдау; шешім қабылдау әдістерінің тиімділігін зерттеу; виртуалды термодинамикалық ортада мультиагентті жүйені оқыту; жүйенің икемділігі мен дәлдігін көптеген бөлмелерге масштабтау арқылы тексеру; фотоэлектрлік жүйе әзірлеу және энергия генерациясы бойынша деректер жинау; энергия генерациясын болжайтын нейрондық желіні оқыту; мультиагентті жүйені іс жүзінде сынау.

Ғимараттың термодинамикалық моделі COMSOL Multiphysics және EnergyPlus бағдарламалары арқылы құрылады. Адамның жай-күйін тануда YOLO (бетті анықтауға) және MTCNN (бет аймақтарын бөлуге) нейрондық желілері, сондай-ақ Siamese Network архитектурасы қолданылады. Мультиагентті жүйе Actor-Critic архитектурасы негізінде Марков ойындары теориясы шеңберінде жұмыс істейді. Гиперпараметрлерді оңтайландыру үшін генетикалық алгоритм, бөлшектер тобы әдісі және имитациялық босаңсыту қолданылады, ал энергия генерациясын болжау үшін RNN, LSTM, GRU, 1D-CNN, MLP, GNN және трансформер архитектуралары зерттеледі.

Жоба нәтижелері Web of Science-те Q1-Q2 квартиліне кіретін немесе Scopus CiteScore процентилі кемінде 65 болатын журналдарда жарияланады, олардың бірі Қазақстанның нақты секторындағы кәсіпорындар міндеттеріне арналған мультидисциплинарлық санатта болады. Зерттеу нәтижелері "Smart grid" және "Microgrid" тұжырымдамаларын дамытуға, елдің жасыл энергетикаға көшуін жеделдетуге ықпал етеді.

Әзірленген жүйе энергия нарығындағы бәсекелестікті арттырып, тұтынушылар үшін электр энергиясы бағасын төмендетуге, әртараптандырылған энергия жүйелерін қызмет көрсету үшін жаңа жұмыс орындарын құруға ықпал етеді. Пиктік жүктемелердің төмендеуі энергия жүйелерінің қызмет ету мерзімін ұзартып, CO2 шығарындыларын азайтады. Жобаның әлеуметтік әсері — жұмыс орнындағы жайлылықты қамтамасыз ету және эмоционалды сарқылуды ерте анықтау арқылы персонал басқаруының тиімділігін арттыру.

Web of Science Q1-Q2 квартиліне немесе Scopus CiteScore процентилі кемінде 65 журналдарда кемінде 2 мақала (олардың бірі мультидисциплинарлық санатта); ҚР БҒСБК ұсынған журналдарда кемінде 2 мақала; кемінде 1 PhD докторының дайындалуы; ЕСКД бойынша дайындалған жобалық-конструкторлық құжаттама.

36 айға (2025-2027 жж.) есептелген бұл жоба жасанды интеллект, термодинамика, фотовольтаика және психология салаларының тоғысында жаңа білім қалыптастырады. Жобаның негізгі нәтижесі — ғимараттардағы энергия тұтыну мен адамдардың жайлылығын басқаратын интеллектуалды жүйе, оның жекелеген бөліктерінің де, тұтас жүйенің де коммерцияландырылу әлеуеті жоғары.