Керування потоком даних для підвищення продуктивності кіберфізичної системи

Дослідники з Університету штату Північна Кароліна розробили набір алгоритмів для поліпшення продуктивності кіберфізичних систем — від автономних транспортних засобів до інтелектуальних електромереж — шляхом збалансування потреби кожного компонента в даних із тим, як швидко ці дані можуть бути надіслані та отримані.

"Кіберфізичні системи інтегрують датчики, пристрої та засоби зв'язку, дозволяючи всім елементам системи обмінюватися інформацією та координувати свою діяльність для досягнення цілей", — говорить Араня Чакрабортті, співавтор статті про нові алгоритми. і професор електротехніки та обчислювальної техніки в штаті Північна Кароліна. "Ці системи мають величезний потенціал — Національний науковий фонд називає їх" створенням розумного і пов'язаного світу ", але ці системи також створюють проблеми.

"Зокрема, фізичним агентам у системі — пристроям — для ефективного функціонування потрібно багато комунікаційних зв'язків. Це призводить до великих обсягів даних, що протікають через мережу зв'язку, що спричиняє затримки маршрутизації та черги. Ці затримки можуть призвести до тривалих очікування часу, коли агенти вступлять в дію, тим самим погіршуючи якість системи. Іншими словами, стільки даних передається через стільки посилань, що система може бути не в змозі досягти своїх встановлених цілей — час відставання становить просто занадто довго ".

Це створює дилему. Зменшення зв'язку може погіршити якість роботи системи, оскільки кожен елемент системи буде працювати з меншою кількістю інформації. З іншого боку, зменшення обміну даними означає, що кожен елемент системи зможе отримати цю інформацію швидше.

"Отже, це все компроміс", — говорить Чакраборті. "Потрібно дотримуватися правильного балансу між усіма трьома змінними — а саме, правильною мірою розрідженості зв'язку, оптимальною затримкою та найкращою досяжною роботою агентів. Потрапляючи до цього тонкого балансу, щоб виконати місію якнайкраще також забезпечити безпечну та стабільну роботу кожного агента непросто. Тут входять наші алгоритми ".

Чакраборті та аспірант Нандіні Негі розробили три алгоритми, які в сукупності зменшують загальну кількість запитів даних від кожного вузла в системі, але гарантують, що кожен вузол отримує достатньо інформації, досить швидко, для досягнення цілей системи.

"Не існує універсального рішення, яке застосовуватиметься до кожної кіберфізичної системи", — говорить Негі. "Але наші алгоритми дозволяють користувачам визначити оптимальне комунікаційне рішення для будь-якої системи".

Стаття "Оптимальне керування кібер-фізичними системами над спільними комунікаційними мережами, що сприяє розрідженню", опублікована в журналі Автоматика.

Facebook Comments