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Ein KI-basierter digitaler Zwilling zur Optimierung von Mensch-in-der-Schleife-Systemen


Centrala begrepp
Durch den Einsatz von Großsprachmodellen (LLMs) können komplexe menschliche Verhaltensweisen und Präferenzen in digitalen Zwillingen simuliert werden, um die Steuerung von Heizung, Lüftung und Klimaanlagen in öffentlichen Gebäuden zu optimieren und einen Ausgleich zwischen Energieeinsparungen und Nutzerkomfort zu finden.
Sammanfattning

In dieser Studie wird ein KI-basierter digitaler Zwilling entwickelt, um das Verhalten und die thermischen Präferenzen verschiedener Bevölkerungsgruppen in einem Einkaufszentrum zu simulieren. Die aggregierten Nutzerpräferenzen werden dann in einen Reinforcement-Learning-Algorithmus (AitL-RL) integriert, der als dynamische Simulation der physischen Umgebung fungiert und lernt, wie man Energieeinsparungen und Nutzerkomfort ausbalanciert.

Die Ergebnisse zeigen, dass LLMs in der Lage sind, komplexe Bevölkerungsbewegungen in großen offenen Räumen zu simulieren. Darüber hinaus zeigt AitL-RL eine überlegene Leistung im Vergleich zur gängigen Praxis der Festpunktsteuerung, was darauf hindeutet, dass eine adaptive und personalisierte Entscheidungsfindung für eine effiziente Optimierung in Cyber-Physischen Systemen und dem Internet der Dinge (CPS-IoT) entscheidend ist.

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Statistik
Die Gebäudefläche beträgt 4890 m2 bei einer Höhe von 3 Metern. Die Dichte der Trockenluft beträgt 1,275 kg/L. Die Wärmekapazität von Trockenluft beträgt 1,00 J/(gK). Die Außentemperatur wird auf 30 °C gesetzt.
Citat
"LLMs sind in der Lage, komplexe Bevölkerungsbewegungen in großen offenen Räumen zu simulieren." "AitL-RL zeigt eine überlegene Leistung im Vergleich zur gängigen Praxis der Festpunktsteuerung, was darauf hindeutet, dass eine adaptive und personalisierte Entscheidungsfindung für eine effiziente Optimierung in CPS-IoT-Anwendungen entscheidend ist."

Djupare frågor

Wie könnte man die Genauigkeit der LLM-basierten digitalen Zwillinge weiter verbessern, um eine noch effizientere Steuerung von Heizung, Lüftung und Klimaanlagen zu ermöglichen?

Um die Genauigkeit der LLM-basierten digitalen Zwillinge zu verbessern und damit eine effizientere Steuerung von Heizung, Lüftung und Klimaanlagen zu ermöglichen, könnten folgende Maßnahmen ergriffen werden: Feinabstimmung mit menschlichem Feedback: Durch die Integration von gelegentlichem menschlichem Feedback in die LLM-Prompts zur Generierung der Simulationen könnten die digitalen Zwillinge realistischere Verhaltensweisen der Nutzer erfassen. Augmentierung der LLM-generierten Daten: Die Daten, die von den LLMs generiert werden, könnten mit vorhandenen (begrenzten) Datensätzen kombiniert werden, um die Genauigkeit der Simulationen zu erhöhen und die Lernfähigkeit der Systeme zu verbessern. Kombination von trainierten Richtlinien: Es wäre möglich, die Richtlinie, die auf dem digitalen Zwilling trainiert wurde, mit einer Richtlinie zu kombinieren, die auf teilweise menschlichen Daten trainiert wurde, um eine ausgewogenere und robustere Steuerung zu erreichen. Erweiterung der LLM-Prompts: Die Prompts für die Generierung der Simulationen könnten um spezifische Anweisungen erweitert werden, um die Vielfalt der menschlichen Reaktionen und Verhaltensweisen genauer abzubilden.

Welche anderen Anwendungsfelder könnten von einem ähnlichen Ansatz mit LLM-basierten digitalen Zwillingen profitieren, um Mensch-in-der-Schleife-Systeme zu optimieren?

Ein ähnlicher Ansatz mit LLM-basierten digitalen Zwillingen zur Optimierung von Mensch-in-der-Schleife-Systemen könnte in verschiedenen Anwendungsfeldern Vorteile bieten, darunter: Verkehrssysteme: Durch die Simulation von Verkehrsflüssen und Verhaltensweisen von Verkehrsteilnehmern könnten LLM-basierte digitale Zwillinge zur Optimierung von Verkehrsflüssen und -systemen eingesetzt werden. Öffentlicher Nahverkehr: Die Modellierung von Fahrgastströmen und Präferenzen in öffentlichen Verkehrsmitteln könnte die Effizienz und Benutzerfreundlichkeit von öffentlichen Verkehrssystemen verbessern. Einzelhandel und Einkaufszentren: Die Simulation von Kundenbewegungen und -präferenzen in Einkaufszentren könnte dazu beitragen, das Einkaufserlebnis zu optimieren und die Umsätze zu steigern. Bildungseinrichtungen: Durch die Modellierung von Schüler- und Lehrerverhalten könnten LLM-basierte digitale Zwillinge zur Verbesserung von Bildungseinrichtungen und Lernumgebungen beitragen.

Wie könnte man die Ergebnisse dieser Studie nutzen, um die Energieeffizienz und den Komfort in anderen öffentlichen Gebäuden wie Bibliotheken, Kinos oder Bürogebäuden zu verbessern?

Die Ergebnisse dieser Studie könnten genutzt werden, um die Energieeffizienz und den Komfort in anderen öffentlichen Gebäuden zu verbessern, indem folgende Maßnahmen ergriffen werden: Implementierung von adaptiven Steuerungssystemen: Durch die Anwendung des AitL-RL-Frameworks und LLM-basierten digitalen Zwillingen könnten adaptive Steuerungssysteme in Bibliotheken, Kinos und Bürogebäuden implementiert werden, um die Temperatur und Energieeffizienz basierend auf den Nutzerpräferenzen zu optimieren. Personalisierte Temperaturregelung: Die Nutzung von verteilten Steuerungssystemen, die auf individuelle Bereiche oder Räume zugeschnitten sind, könnte den Komfort und die Zufriedenheit der Nutzer in öffentlichen Gebäuden erhöhen. Kontinuierliche Optimierung: Durch die kontinuierliche Anpassung der Steuerungspolitik basierend auf Echtzeitdaten und Nutzerfeedback könnten Energieeinsparungen maximiert und der Komfort der Nutzer optimiert werden. Skalierbarkeit auf verschiedene Gebäudetypen: Die Erkenntnisse aus dieser Studie könnten auf verschiedene öffentliche Gebäude wie Bibliotheken, Kinos und Bürogebäude angewendet werden, um maßgeschneiderte Lösungen zur Verbesserung der Energieeffizienz und des Nutzerkomforts zu entwickeln.
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