從智能走向超級(jí)智能，還需具備哪些條件

隨著技術(shù)的進(jìn)步，高耗、低效的照明產(chǎn)品、家器和設(shè)備將逐步被新一代更智能、更節(jié)能的設(shè)備所取代。但要進(jìn)一步提高節(jié)能增效水平，還有很長(zhǎng)一段路要走。

然而小規(guī)模手持設(shè)備的出現(xiàn)讓我們看到了希望。延長(zhǎng)電池壽命是用戶一直以來(lái)的期盼，也是制造商和設(shè)計(jì)師們?yōu)橹畩^斗的目標(biāo)。但大體積的耐用型家電會(huì)消耗更多的能源，而且很難有所突破。

以加州對(duì)制冷行業(yè)實(shí)施的高能效標(biāo)準(zhǔn)為例，他們認(rèn)為設(shè)計(jì)節(jié)能冰箱和冰柜會(huì)給產(chǎn)品和消費(fèi)者帶來(lái)不可接受的成本。但是，他們沒(méi)有失去加利福尼亞這樣的大市場(chǎng)，而是采取了降價(jià)及技術(shù)改進(jìn)措施，以至于消除了建造數(shù)百個(gè)發(fā)電站的需要，減少了污染物排放以及電費(fèi)支出，可以更好地造福于人類(lèi)。

但仍需提高設(shè)備的能源利用率。在基于需求的分布式隨機(jī)環(huán)境中進(jìn)行這項(xiàng)工作并非一件易事。以典型的家庭或公寓為例，從能源供應(yīng)商的角度來(lái)看，燈具、娛樂(lè)系統(tǒng)、電腦、暖氣、空調(diào)、冰箱、除濕器、洗衣機(jī)、烘干機(jī)等設(shè)備的使用較為隨意， 這些公用事業(yè)必須能夠提高足夠的備用能源，以應(yīng)對(duì)設(shè)備全部運(yùn)行的極端情況。

簡(jiǎn)單、智能的技術(shù)正在慢慢地融入我們的生活。例如，智能Nest恒溫器會(huì)試圖學(xué)習(xí)用戶的習(xí)慣和偏好，以盡量降低加熱和冷卻成本。但要設(shè)計(jì)出更出色的設(shè)備和家電，我們還需要三樣?xùn)|西：傳感器融合、人工智能 (AI) 和智能家電協(xié)議，該協(xié)議可以代表人類(lèi)并以人類(lèi)利益為出發(fā)點(diǎn)做出高級(jí)別的通信和決策。下面我們來(lái)介紹下如何利用它們進(jìn)行工作。

智能家電協(xié)議

傳感器融合允許在思維過(guò)程中訪問(wèn)所有真實(shí)和模擬傳感器，以做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)或決策。人工智能通過(guò)識(shí)別模式和鏈接來(lái)學(xué)習(xí)，從而做出明智的決策。例如，我們會(huì)根據(jù)烏云聚集、氣壓下降，推測(cè)出將要下雨，但并不會(huì)在這時(shí)打開(kāi)噴嘴。

這種智能會(huì)形成基于規(guī)則的處理方法以實(shí)時(shí)獲得準(zhǔn)確的傳感器信息，或者形成深度學(xué)習(xí)以便通過(guò)觀察得出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

幾年前，我設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)能量分配系統(tǒng)，它能夠接受各種能量（如風(fēng)能和太陽(yáng)能），并根據(jù)需要或本地處理器的實(shí)時(shí)請(qǐng)求將其分配給遠(yuǎn)程負(fù)載（見(jiàn)圖1）。這種分布式處理環(huán)境使用本地能源為某個(gè)區(qū)域提供所需電力，直到動(dòng)態(tài)能源處理器可以將能源分配給該區(qū)域以滿足需求并為本地能源存儲(chǔ)設(shè)備充電。傳感器用于測(cè)量電流和電壓降，而處理器間的通信則可實(shí)現(xiàn)精確控制。但要能正常工作，還需要一個(gè)智能家電協(xié)議，便于設(shè)備和家電進(jìn)行更高層次的通信。綜合考慮現(xiàn)有的有線和無(wú)線通信協(xié)議，以及人類(lèi)所需的處理能力，可以看出在全行業(yè)范圍內(nèi)推行智能家電協(xié)議已勢(shì)在必行。此外還應(yīng)考慮到環(huán)保問(wèn)題，因此如果我們想要在未來(lái)繼續(xù)使用能源，智能化設(shè)備將無(wú)法滿足人類(lèi)的需求，而是要逐步邁向超級(jí)智能時(shí)代。

圖1：自所有能源的能量都經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)并被輸送到能量池，在那里進(jìn)行計(jì)量并輸送到有能量需求的區(qū)域。每個(gè)區(qū)域都有自己的儲(chǔ)能設(shè)備，它可以在短時(shí)間內(nèi)為該區(qū)域供電，直至檢測(cè)到所需的電流量并向能量池發(fā)出請(qǐng)求。能量池在對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電的同時(shí)，也會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)氐膬?chǔ)能設(shè)備進(jìn)行充電。不需要的多余能量可用于為蓄電池充電、產(chǎn)生氫氣和氧氣，或者使用標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)逆變器為電網(wǎng)供電。 (來(lái)源：作者)

基于物聯(lián)網(wǎng)的電網(wǎng)設(shè)備

任何用電、監(jiān)視或控制設(shè)備都需要有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí)符來(lái)枚舉其操作模式和操作特征。例如，冰箱可以報(bào)告可能的幾種狀態(tài)：空閑待機(jī)、開(kāi)門(mén)亮燈、壓縮機(jī)運(yùn)行、溫度以及這些狀態(tài)的任意組合。

如果冰箱處于或接近設(shè)定溫度，壓縮機(jī)可能會(huì)中斷工作，但仍能維持保鮮溫度，因此，如果需要運(yùn)行人為控制的負(fù)載（如咖啡機(jī)），可以提前關(guān)閉壓縮機(jī)，而不會(huì)造成明顯的服務(wù)中斷，因?yàn)楸湓诳Х葯C(jī)運(yùn)行的幾分鐘內(nèi)可以保持冷藏狀態(tài)。咖啡制作完成后，壓縮機(jī)就可以在不會(huì)出現(xiàn)明顯服務(wù)中斷的情況下重新啟動(dòng)。

你可能已經(jīng)注意到了由此引出的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。超級(jí)智能電網(wǎng)可以維持高峰用電量。工廠和用電大戶均須遵守高峰用電要求，如果電流消耗不超過(guò)“X”安培，電價(jià)會(huì)相對(duì)較低，一旦超出規(guī)定值，電價(jià)就會(huì)高出很多，因而大大提高了能源利用率。

在某種程度上來(lái)說(shuō)，居民用電也需要符合這種限制條件。這樣，電力公司就可以較低的容量運(yùn)行。此外，能夠協(xié)同工作以確保峰值需求與負(fù)載一致性的家電將比那些沒(méi)有協(xié)同工作的家電更具優(yōu)勢(shì)。相位平衡和相位角控制也可以用來(lái)提高效率和減少無(wú)用的無(wú)功功率。

結(jié)論

要制定智能家電協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，主要制造商需要與IEEE、UL和FCC等標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)一起確定通信模式（無(wú)線和有線）以及家電必須標(biāo)明的參數(shù)。例如，出于安全考慮，某些照明設(shè)備在斷電時(shí)可能擁有比冰柜更高的優(yōu)先級(jí)。智能控制器可以設(shè)定步驟或演繹推理：人們要在斷電后離開(kāi)漆黑的環(huán)境，應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急通道照明，此時(shí)照明為優(yōu)先事項(xiàng)，應(yīng)對(duì)照明設(shè)備供電，直至所有人離開(kāi)。我們可以一起定義和制定智能家電協(xié)議，提供所需的元器件和技術(shù)訣竅，輕松步入超級(jí)智能時(shí)代！

審核編輯：郭婷