Умнее, чем сеть: когда искусственный интеллект встречается с автономной генерацией энергии

Фото из открытых источников

Солнечный свет и ветер уже давно занимают первое место в списке возобновляемых источников энергии. Однако солнечные панели не работают в пасмурную погоду, ветряные турбины останавливаются во время штиля, а централизованные сети не справляются из-за этого с балансировками энергосистем между спросом и предложением. В то же время каждый из нас постоянно находится в полях излучений невидимого спектра, частицы которых имеют энергию.

Группа компаний Neutrino Energy уже на протяжении почти 20 лет проводит исследования по преобразованию энергии этих невидимых частиц в электрический ток и достигла за эти годы очень впечатляющих результатов. Актуально: учёным Neutrino Energy удается с помощью искусственного интеллекта (ИИ), минуя натурные эксперименты, значительно ускорить проведение работ по созданию и оптимизации структуры наноматериалов для решения практических задач в области электроснабжения и электромобильности.

Результатом проведённых работ явилось создание Neutrinovoltaic пластин, содержащих нанослои легированного кремния и графена, который вибрирует, когда частицы полей излучений воздействуют на графен. Динамическое поведение графена приводит к тому, что электрические и магнитные поля взаимодействуют, генерируя крошечный постоянный электрический ток. Одна Neutrinovoltaic пластина размером 200х300 мм имеет генерируемый ток 2 А и напряжение 1.5 В. Созданные на основе таких Neutrinovoltaic пластин предпромышленные бестопливные генераторы Neutrino Power Cubes обеспечивают стабильную мощность от 5 до 6 киловатт в базовом режиме, независимо от погоды или местоположения. Таким образом, каждый Neutrinovoltaic модуль обеспечивает то, что не может гарантировать ни один другой возобновляемый источник энергии: бесперебойную подачу базовой нагрузки.

Однако стабильный источник энергии становится полезным только в сочетании с ИИ. Разработчики группы компаний Neutrino Energy интегрирует системы управления на базе ИИ в каждую Neutrinovoltaic микросеть. Эти системы выполняют прогнозируемую балансировку нагрузки, анализируя в реальном времени структуру спроса, выявляя пики потребления и соответствующим образом распределяя электроэнергию. Например, сеть датчиков IIoT на производственной площадке может активировать ячейки, чтобы обеспечить приоритетность производственного использования в часы пик, направляя излишки электроэнергии, например, на зарядные станции для электромобилей.

Кроме того, задача ИИ включает в себя обнаружение неисправностей в режиме реального времени. Благодаря непрерывному вейвлет-анализу и сравнению гармонических сигнатур он может выявлять дефекты в материалах или разъёмах до того, как они приведут к сбоям в работе системы. Это особенно важно в отдалённых или подверженных стихийным бедствиям регионах, где ремонтные бригады могут быть отправлены уже в случае, если детальная диагностика выявит реальную неисправность, а не после катастрофического сбоя. За этой бесперебойной автоматизацией стоит глубокий аналитический интеллект. Используя модели смесей Гаусса и метод опорных векторов, обученный на исторических данных о резонансных откликах, система оптимизирует режимы колебаний атомов в нанослоях. По сути, ИИ настраивает ячейку на молекулярном уровне, чтобы максимизировать эффективность преобразования.

Это не метеорологическое прогнозирование. Это физика, способная предвидеть, как изменение угла падения субатомных частиц или температуры повлияет на выход энергии. Система регулирует напряжение смещения и параметры резонатора в режиме реального времени, обеспечивая непрерывную максимальную производительность.

Алгоритмы обучения с использованием достоверных данных

Для достижения такой точности требуются надёжные подборки обучающих данных. Инженеры Neutrino Energy собирают терабайты данных с датчиков: сдвиги резонансной частоты, соотношения между фотонами и фототоком, моделирование взаимодействия частиц и журналы работы устройств в полевых условиях. Используется комбинация моделей машинного обучения с учителем и без учителя. Обучение с учителем оптимизирует производительность в известных условиях, а обнаружение аномалий без учителя выявляет ранние признаки деградации. Переобучение происходит циклично, по сигналу от агентов ИИ, которые оценивают отклонения в показателях производительности, обеспечивая поэтапную адаптацию микросети к изменениям окружающей среды.

Поскольку Neutrinovoltaic модули вырабатывают стабильную локальную энергию, системы Neutrino Energy могут работать автономно или в составе ячеистых микросетей. Встроенный в каждый куб ИИ связывается с соседними узлами по беспроводным протоколам с низким энергопотреблением, таким как IEEE 802.15.4E, что позволяет управлять нагрузкой в масштабах всей системы, обмениваться энергией между узлами или координировать регулирование напряжения — и всё это без зависимости от централизованных энергосетей. Эта возможность превращает кластеры устройств в интеллектуальные микросети. Промышленные кампусы, удалённые медицинские клиники или узлы сбора данных в засушливых зонах могут автономно управлять энергопотреблением.

Экономическая и эксплуатационная эффективность

Постоянное электроснабжение означает предсказуемые эксплуатационные расходы: нет перепадов напряжения, нет дополнительных платежей в часы пик, нет дорогостоящих аккумуляторов большой ёмкости. Системы изнашиваются меньше из-за статической архитектуры: нет механического износа, меньше тепловых циклов и скачков напряжения в сети. Профилактическое обслуживание с помощью ИИ ещё больше сокращает время внеплановых простоев.

Для энергоёмких отраслей, в которых уже используется ИИ, таких как цементные заводы или центры обработки данных, интеграция Neutrinovoltaic энергии и управления на основе ИИ даёт синергетический эффект. Производительность повышается, потери сокращаются, а выбросы уменьшаются, что усиливает преимущества, описанные МЭА.

Шаблон для создания устойчивой энергетической инфраструктуры

Neutrinovoltaic микросети с искусственным интеллектом воплощают в себе лучшие практики, описанные в тематических исследованиях МЭА, таких как оптимизированные системы отопления, вентиляции и кондиционирования в кампусах или системы рекуперации отработанного тепла с использованием искусственного интеллекта на сталелитейных заводах. Эти системы работают на основе базовых принципов: непрерывная генерация, интеллектуальное распределение и способность к самовосстановлению.

Эта энергетическая архитектура может масштабироваться: отдельные кубы обеспечивают энергией дома и транспортные средства; кластеры образуют микросети сообществ; сети интегрируются в национальные системы. Эта технология не конфликтует с существующими сетями, а, наоборот, повышает разнообразие источников энергии и устойчивость системы. Даже в урбанизированных или густонаселённых районах затенение от зданий или изменчивость погодных условий не влияют на доступность электроэнергии.

Следующие шаги и технологические рубежи

В настоящее время проводятся полевые испытания и первые коммерческие запуски. Исследовательские группы Neutrino Energy работают над оптимизацией нанослойных материалов с использованием методов обучения с подкреплением, что позволяет ещё больше повысить плотность энергии и миниатюризировать устройства. В настоящее время ведётся совместная работа с университетами, специализирующимися на искусственном интеллекте, и энергетическими компаниями в соответствии с соглашениями об обмене данными, которые реализуются с помощью таких платформ, как Энергетическая и ИИ-обсерватория МЭА.

Для более широкого внедрения Neutrino Energy разрабатывает открытые API, которые позволяют разработчикам ИИ интегрировать данные о энергоузлах в свои операционные панели. Это позволяет интеграторам рассматривать Neutrinovoltaic источники как программируемые энергетические активы, активируя пользовательскую энергетическую логику в соответствии с потребностями бизнеса или экологическими критериями.

На пути к интеллектуальной и адаптивной сети

Среди экспертов в области энергетики и обработки данных растёт убеждённость в том, что грядет более интеллектуальная энергетическая система, но лишь немногие предлагают систему, которая пересмотрит собственные правила энергоснабжения. Объединяя науку о субатомных частицах с управлением на основе ИИ, Neutrino Energy показывает, как может выглядеть по-настоящему автономное энергетическое будущее.

Такой подход превращает каждое устройство в независимого энергетического агента, способного распознавать, регулировать и координировать действия без централизованных команд. Синергия между постоянной Neutrinovoltaic энергией и периферийным искусственным интеллектом — это не постепенное обновление, а глобальная структурная трансформация.

Недавнее исследование МЭА подчёркивает, что искусственный интеллект и энергетика сближаются. Благодаря нейтрино-фотонным микросетям это слияние выходит за рамки оптимизации и переходит к автономности, заложенной в базовый уровень наших энергосистем. В этой сфере искусственный интеллект становится не просто инструментом, а рабочим интеллектом системы, который постоянно адаптируется, прогнозирует и защищает поток субатомной энергии.

По сути, энергетика будущего будет не просто интеллектуальной. Она будет обладать самосознанием, способностью оценивать собственные потоки и действовать для их поддержания. Это инфраструктура, которая учится, а не просто реагирует; которая развивается, а не просто существует.

Авторы: Генрих Шнайдер, Румянцев Л. К.