Jak teoria gier może prowadzić do efektywnych energetycznie rozwiązań
Dofinansowany ze środków unijnych projekt CASSTING zapoczątkował nowe i skuteczne podejście do poznawania i kształtowania tzw. zbiorowych systemów adaptacyjnych. To systemy złożone składające się zazwyczaj z wielu autonomicznych jednostek, które mogą oddziaływać na siebie na różne sposoby. Przykładem może być ekosystem, mózg, zakład produkcyjny czy Internet. Opracowując matematyczne metody identyfikowania sposobów osiągania optymalnej wydajności, naukowcy chcą zyskać umiejętność projektowania lepiej zorganizowanych systemów, co ma ostatecznie przełożyć się na umocnienie europejskiego sektora nowoczesnych technologii. Wśród potencjalnych beneficjentów są takie branże, jak np. robotyka, zaawansowana aparatura techniczna czy sprzęt do diagnostyki medycznej. Zespół projektowy CASSTING zaczął od scharakteryzowania zbiorowych systemów adaptacyjnych przez pryzmat teorii gier. Ta gałąź matematyki jest z powodzeniem stosowana w różnych dziedzinach, np. w ekonomii, naukach społecznych, biologii, naukach politycznych, inżynierii i informatyce. Teoria gier zajmuje się modelowaniem strategicznych sytuacji, w których poszczególni uczestnicy komunikują się ze sobą, dążąc do przewidzenia, jakie decyzje podejmą w danej sytuacji, przy założeniu racjonalności. W teorii tej komponenty traktowane są jako gracze, ich zachowania jako strategie a specyfikacje jako warunki zwycięstwa. Ogólnym celem projektu jest znalezienie sposobów takiego zorganizowania komponentów, które zapewnią uzyskanie jak najlepszych rezultatów przy zastosowaniu teorii matematycznej. To jest jednak trudniejsze niż mogłoby się wydawać. Zbiorowe systemy adaptacyjne zawierają komponenty, które stale oddziałują na siebie nawzajem i na swoje otoczenie. Mogą funkcjonować w relacji współpracy bądź antagonizmu. Komponenty zbiorowych systemów adaptacyjnych mogą z czasem dostosowywać się a nawet – biorąc pod uwagę zachowania ekosystemu – zanikać. Zastosowanie teorii gier pomogło zespołowi CASSTING opracować nowe metody analizy algorytmicznej w celu przewidywania zachowań systemów złożonych. Jedno ze studiów przypadku w ramach projektu dotyczyło opracowania złożonego systemu ogrzewania podłogowego. Zaproponowano kilka nowych pomysłów, aby zapewnić w pełni automatyczną komunikację z komponentami sprzętowymi systemu ogrzewania. Opracowany został adaptacyjny algorytm syntezy online, stale obliczający optymalne strategie na najbliższą przyszłość. Następnie zbudowano i zademonstrowano narzędzie. Wyniki pokazały, że narzędzie to było w stanie sterować układami w domu znacznie lepiej niż konwencjonalne sterowniki ogrzewania. W innym studium przypadku analizowano domy szeregowe wyposażone w panele słoneczne podłączone do sieci elektroenergetycznej. Każdy dom zużywa i wytwarza energię, którą może odpowiednio albo kupować, albo sprzedawać. Do przedstawienia sytuacji wykorzystano teorię gier: każdy dom był graczem, który może sprzedawać, kupować i zużywać energię. Przygotowano algorytmy, aby określić zachowania dobre dla każdego domu w różnych kontekstach zużywania energii i handlowania nią. Teraz wyzwanie polega na opracowaniu algorytmów i programowalnych komponentów dla innych systemów złożonych. Stworzy to nowe możliwości stosowania systemów złożonych np. w automatyce domowej, inteligentnych domach i wydajnej produkcji przemysłowej. Więcej informacji: witryna projektu CASSTING
Kraje
Francja