مطاردة الشمس بالتكنولوجيا المعرفية

جامعة ميشيغان أوروم 2
 بقلم ستيف هام
 آي بي إم رئيس القصص
 في عالم الطاقة الشمسية، لا شيء يتفوق على الدراما والمرح في تحدي بريدجستون العالمي للطاقة الشمسية الذي يقام كل عامين، وهو سباق يبلغ طوله 1800 ميل بسيارات تعمل بالطاقة الشمسية عبر المناطق النائية الأسترالية. تتنافس فرق من عشرات الجامعات حول العالم على حقوق التفاخر العالمية، حيث تجمع بين العمل الجماعي الدقيق والتقدم في البرمجيات والإلكترونيات والمواد والتصميم الديناميكي الهوائي.

 بالنسبة لسباق هذا العام، الذي سيقام في الفترة من 18 إلى 25 أكتوبر، هناك تقنية جديدة مثيرة: الحوسبة الإدراكية. يتعاون علماء أبحاث IBM مع فريق السيارات الشمسية بجامعة ميشيغان لتوفير تقنية التنبؤ بالطاقة الشمسية، ويأملون أن تمنح سيارة الفريق، Aurum، ميزة حاسمة.

 شاهد تغطيتنا الكاملة للتكنولوجيا والفرق والسباق هنا. في الماضي، كان أعضاء فريق ميشيغان - مثل كل الآخرين - يعتمدون على تقارير الطقس أو يخرجون رؤوسهم من نوافذ سيارات الدعم ويحدقون في السماء، ويخمنون حجم السحب وحركتها، ويأمرون سائقيهم بالإسراع. أو أبطئ السرعة لتجنب قضاء الكثير من الوقت في الظل. يُطلق على هذه الممارسة عادةً اسم "مطاردة السحاب"، على الرغم من أن "مطاردة الشمس" قد تكون أكثر ملاءمة.

 الآن، وبفضل عمل علماء أبحاث IBM، سيكون لدى فريق جامعة ميشيغان تنبؤات في الوقت الفعلي تخبرهم بكيفية تجنب السحب والتنبؤات طويلة المدى التي ستساعدهم على اتخاذ قرارات استراتيجية حول مدى سرعة التحرك ومتى يتوقفون. استفد من أفضل ظروف إعادة الشحن. على عكس ما هو بديهي، يأمل فريق ميشيغان في الواقع في هطول الأمطار خلال الأيام الأخيرة من السباق - معتقدين أنهم وحدهم من سيشاهدونها بتفاصيل فائقة الدقة ويخططون لها.

 تقول ليدا دايهلر، قائدة الاستراتيجية في جامعة ميشيغان للطاقة الشمسية: "نعتقد أن هذا قد يكون عاملاً حاسماً في مساعدتنا على إنهاء السباق أولاً".

 بالنسبة لشركة IBM، فإن التعاون مع طلاب ميشيغان هو أكثر من مجرد سباق للسيارات الشمسية. إذا كانت تقنيتنا تمنح الفريق ميزة، فإنها ستعرض المزايا التي يمكن للمؤسسات بجميع أنواعها الاستفادة منها من استخدام التقنيات المعرفية. وتشتهر الأنظمة المعرفية بارتباطها بنظام واتسون من شركة آي بي إم، حيث تستوعب كميات هائلة من المعلومات، وتفهمها، وتتعلم من تفاعلاتها مع البيانات والبشر، وتتفاعل مع الناس بطرق أكثر طبيعية بالنسبة لنا.

 يقول داريو جيل، نائب الرئيس للعلوم والتكنولوجيا في شركة IBM Research: "يمثل دورنا في هذا السباق التزام IBM بإنشاء تقنيات يمكنها مساعدة الأفراد والمؤسسات على اتخاذ قرارات أفضل - مما يؤدي إلى إدارة الأعمال بطريقة يمكنها إحداث تحول في الصناعات."

 في الواقع، تم تطوير تقنية التنبؤ بالطاقة الشمسية التي طورتها شركة IBM في الأصل لصناعة المرافق الكهربائية. في هذه الأيام، تعمل شركات المرافق ومنتجو الطاقة أو المستهلكون بقوة على إضافة مصادر طاقة بديلة إلى أنظمتهم، بما في ذلك الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. المشكلة هي أن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح متقطعة ولا يمكن تخزين الطاقة على نطاق واسع، لذلك يتعين على المرافق أن تغير مزيج إمداداتها بسرعة عندما تتغير الرياح فجأة أو عندما لا تشرق الشمس. إنه صداع كبير. لكن التنبؤ الدقيق بمدى توفر الطاقة الشمسية وطاقة الرياح يجعل إدارة الشبكة أسهل بكثير.

 كما أنه أمر بالغ الأهمية لمستقبل الكوكب. إن القدرة على تلبية شرائح متزايدة الضخامة من احتياجاتنا من الطاقة بالاستعانة بمصادر الطاقة المتجددة سوف تساعدنا على منع أسوأ التأثيرات المترتبة على تغير المناخ.

 ومن خلال عملنا مع مبادرة SunShot التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية، وبالتعاون مع ISO-New England، وهي مشغل شبكة إقليمي وشركاء صناعيين آخرين، أظهرنا أن نظام التنبؤ الخاص بنا يمكن أن يكون أكثر دقة بنسبة 30 بالمائة من أنظمة التنبؤ الأخرى. النهج الفن.

 تستخدم تقنية التنبؤ مزيجًا من التعلم الآلي وتحليلات البيانات الضخمة والنمذجة الرياضية لأنظمة الطقس المعقدة. يقوم النظام بمراقبة الظروف الجوية بشكل مستمر وتحليل تلك البيانات للتنبؤ بكمية الطاقة الشمسية التي ستكون متاحة في مواقع وأوقات مختلفة.

 إحدى السمات المميزة لنهج IBM هي أننا ندمج عددًا كبيرًا من نماذج التنبؤ بالطقس والطاقة الشمسية، والتي نمزجها لإنشاء نموذج فائق. إن "الخلطة السرية" الخاصة بنا هي الطريقة التي نتعلم بها كيفية تصنيف حالات الطقس والمناخ المختلفة حتى نتمكن من التنبؤ بموعد فشل نماذج الطقس المختلفة في ظل ظروف معينة. ويساعدنا ذلك في اختيار مجموعة مثالية من نماذج الطقس لمواقع معينة.

 البعد الجديد الذي أضفناه للسباق الشمسي كان مراقبتنا في الوقت الحقيقي للظروف الجوية قبل سيارة السباق مباشرة. أضفنا نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) إلى الكاميرات الشمسية التي طورناها لصالح وزارة الطاقة وقمنا بربطها بالجزء العلوي من سيارة استكشافية تسافر قبل أوروم بنحو 30 دقيقة. نحن نلتقط معلومات حول نوع السحب وحجمها وسرعتها واتجاهها وندمجها مع بيانات نمذجة الطقس ومعلومات حول موقع المتسابق وسرعته ومستويات شحن البطارية وعوامل أخرى.

 نقوم بجمع كل هذه البيانات معًا، وإرسالها عبر الأقمار الصناعية إلى نظام الكمبيوتر الخاص بنا في الولايات المتحدة، ونحللها، ونرسل أحدث النصائح إلى قادة السباق في ميشيغان. يتخذون القرارات والتعليمات اللاسلكية للسائق.

 خلال أحد السباقات الوهمية التي أجراها فريق ميشيغان هذا الصيف، اختلفت توقعاتنا ليوم أو يومين مقبلين عن تلك التي ينتجها أحد نماذج الطقس السائدة. واتضح أن ما لدينا كان أكثر دقة. وقد أخبر ذلك علماءنا – وفريق ميشيغان – أن التكنولوجيا التي لدينا يمكن أن تحدث فرقًا بالنسبة لهم. يقول سيوان لو، أحد علماء أبحاث IBM والمسؤول عن تطوير تكنولوجيا التنبؤ بالطاقة الشمسية: "هذا هو نوع الخبرة التي تقنعك بأن كل ما تبذله من جهد يستحق العناء".

 تحدي بريدجستون العالمي للطاقة الشمسية، جامعة آي بي إم في ميشيغان