Trí thông minh nhân tạo trong quản lý năng lượng

Thứ Ba, 17/10/2017, 12:19

Peter Kirk, cựu Giám đốc điều hành Công ty phần mềm NeuCo giải thích: "Thực tế cho thấy con người chịu áp lực quá lớn trước vấn đề phải xử lý cùng lúc quá nhiều dữ liệu". Do đó, máy tính trang bị bộ não cho phép thay thế con người để xử lý mọi vấn đề một cách hiệu quả hơn nhiều…

Ngày nay, chúng ta thường phải dựa vào những cỗ máy phức tạp và khổng lồ bởi vì nếu không có chúng thì nền văn minh con người có thể sẽ sụp đổ. Thế nhưng, những cỗ máy này, hay nói khác đi là những nhà máy điện chỉ im lặng bởi vì "chúng không có bộ não" - theo lập luận của Peter Kirk, cựu Giám đốc điều hành Công ty phần mềm NeuCo được GE Power (doanh nghiệp kỹ thuật năng lượng thuộc tập đoàn General Electric của Mỹ) mua lại hồi năm 2016. "Bộ não máy tính" chính là lĩnh vực mà NeuCo tập trung đầu tư nghiên cứu.

Quản lý vận hành nhà máy điện

Trong suốt nhiều năm qua, NeuCo - đặt trụ sở tại thành phố Lawrence, bang Massachusetts, miền bắc nước Mỹ - nỗ lực phát triển những công nghệ tối ưu nhất sử dụng trí thông minh nhân tạo giúp cho các nhà máy điện hoạt động hiệu quả hơn trong tương lai.

Bộ não máy tính hay AI giúp các nhà máy điện hoạt động hiệu quả hơn, đồng thời giảm chi phí.

Ý tưởng của NeuCo là tạo ra một hệ thống "não máy tính" có khả năng thay thế con người - ví dụ như để giám sát mọi hệ thống điều khiển vận hành bên trong nhà máy nhiệt điện đốt than - và từ đó học cách điều chỉnh và vận hành mọi thứ một cách hiệu quả hơn. Bên trong những nhà máy điện đốt than như thế, con người có nhiệm vụ chú ý giám sát mọi yếu tố vụn vặt nhất như: mức độ oxy trong lò đốt than, theo dõi hoạt động liên tục của máy thổi bồ hóng giúp cho các ống trong hệ thống luôn được sạch sẽ hay kiểm soát sự hình thành xỉ, không để cho chúng tích tụ tạo thành khối to lớn có thể gây hư hỏng hay phá vỡ thiết bị.

Peter Kirk giải thích: "Thực tế cho thấy con người chịu áp lực quá lớn trước vấn đề phải xử lý cùng lúc quá nhiều dữ liệu". Do đó, máy tính trang bị bộ não cho phép thay thế con người để xử lý mọi vấn đề một cách hiệu quả hơn nhiều.

"Máy học" (machine learning) cho phép phần mềm xác định những thay đổi nhỏ để cải thiện hiệu suất và tính ổn định của hệ thống đốt than vận hành nhà máy nhiệt điện. Kết quả, theo nhận định của Peter Kirk, hiệu suất có thể cải thiện một phần. Các nhà máy nhiệt điện đốt than được coi là nguồn thải lượng carbon khổng lồ ra môi trường và được Kirk mô tả giống như là "1.000 chiếc ô tô đang lăn bánh trên đường" cùng một lúc.

GE Power đang mở rộng phát triển công nghệ "não máy tính" (hay gọi cách khác là Trí thông minh nhân tạo - AI) kiểu này và đã được ứng dụng tại nhiều nhà máy điện trên khắp thế giới. GE Power cũng đã xây dựng một trung tâm phát triển mới tại nhà máy điện than Birchwood ở bang Virginia miền đông nước Mỹ. Điều đó cho thấy AI thực sự đang bùng nổ trên toàn cầu - từ các dịch vụ bán lẻ cho đến môi trường tài chính.

AI cũng được ứng dụng trong vận hành turbin gió cho phép dự đoán - dựa theo yếu tố thời tiết - sản lượng điện năng sinh ra. Rõ ràng, GE Power muốn chiếm vị trí tiên phong trong lĩnh vực AI trước sự cạnh tranh khốc liệt từ hàng loạt công ty khởi nghiệp muốn nhảy vào đầu tư nghiên cứu. Ví dụ như Pavel Romashkin, kỹ sư 29 tuổi ở Los Angeles, đã thành lập công ty Volitant AI để cung cấp một loạt dịch vụ thông minh tối ưu cho các đối tượng khách hàng như là nhà máy điện và bệnh viện.

Ví dụ như, công nghệ AI của Romashkin có thể thay con người quyết định thời điểm khởi động máy phát điện với độ chính xác cao hơn. Tuy nhiên, thách thức hiện nay là sử dụng AI như thế nào để xử lý một số tình huống đặc biệt. Pavel Romashkin giải thích: "Là con người, chúng ta hiểu rằng đêm Giao thừa là thời điểm mọi người tiêu thụ điện nhiều nhất trong năm, song AI lại không hề biết điều đó".

Ngoài ra, bộ não máy tính cũng được sử dụng để cải thiện việc kiểm soát đầu cuối của chuỗi cung ứng năng lượng - tức là nhu cầu của người tiêu dùng. Năm 2016, Google công bố công ty nhờ có AI mà cắt giảm được đến 15% mức năng lượng được sử dụng bởi các hệ thống hỗ trợ và làm mát tại mạng lưới trung tâm dữ liệu của họ.

Cụ thể là, công nghệ AI của Google DeepMind dự đoán chính xác hơn thời điểm nào để khởi động thiết bị làm mát - yếu tố quan trọng cho phép toàn bộ hệ thống máy chủ hoạt động trơn tru. Google DeepMind là công ty con chuyên về trí thông minh nhân tạo của Google mua lại năm 2014 từ công ty ban đầu của Anh-DeepMind Technologies. AI sẽ phân tích cẩn thận vào khoảng thời gian nào mà người dùng truy cập nhiều hơn vào các dịch vụ của Google như YouTube dễ dẫn đến tình trạng quá tải cho các máy chủ.

Công nghệ AI quản lý hoạt động nhà máy điện.

Theo Jim Gao, chuyên gia trung tâm dữ liệu của Google, các kỹ sư nhận ra rằng việc tăng cường chế độ làm mát cho một loạt thiết bị vào một số thời điểm nào đó sẽ đem lại hiệu quả rất cao. Tuy nhiên, nếu chỉ tin tưởng hoàn toàn vào công nghệ AI để tắt hoàn toàn hệ thống làm mát chắc chắn không là lựa chọn khôn ngoan.

Jim Gao trình bày: "Nếu anh tắt hoàn toàn hệ thống làm mát thì chỉ cần vài phút là máy chủ sẽ tan chảy ngay do nhiệt độ vượt ngưỡng cho phép". Mọi người đều biết rằng, các trung tâm dữ liệu máy tính tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ chủ yếu từ sự vận hành hệ thống làm mát do đó mà không có gì ngạc nhiên khi hiện nay nhiều công ty công nghệ trên thế giới cố gắng nghiên cứu ứng dụng công nghệ AI.

Giải pháp tiết kiệm chi phí cho năng lượng

Mới đây, hai tập đoàn công nghệ khổng lồ Huawei Technologies Co.Ltd của Trung Quốc và Keppel Corporation của Singapore thông báo họ đang hợp tác thực hiện một dự án ứng dụng AI mới. Mục tiêu là duy trì mức tiêu thụ năng lượng ở mức thấp nhất có thể tại một cơ sở đang xây dựng dự kiến sẽ là một trong những trung tâm dữ liệu lớn nhất ở Singapore trong tương lai.

Bên trong một trung tâm dữ liệu của Google.

David Shipworth, giáo sư Đại học College London, nhận định về sự phát triển mạnh của công nghệ AI trong môi trường công nghệ lẫn năng lượng trên toàn thế giới: "Đây là đề tài nóng nhất hiện nay. AI có thể giúp các công ty tránh được việc nâng cấp hạ tầng cơ sở và từ đó tiết kiệm được hàng trăm triệu USD". Giáo sư cũng nói thêm rằng, AI thực ra giúp các công ty tận dụng tối đa tài sản hiện có mà trong đó đặc biệt là vấn đề chi phí vận hành nhiều hơn là giúp bảo vệ môi trường.

Một công ty mạnh miệng tuyên bố có thể giúp cho các khách hàng tiết kiệm đến hàng ngàn USD trong khi vẫn duy trì những cơ sở hiện có (có thể là tương đối cũ kỹ) của họ. Đó là công ty phần mềm quản lý năng lượng hàng đầu thế giới BuildingIQ Inc. đặt trụ sở tại thành phố San Mateo thuộc bang California, Mỹ.

Giải pháp mà BuildingIQ đề xuất cho khách hàng là kết hợp dữ liệu về những thiết bị tiêu thụ điện năng với thông tin về bối cảnh như là yếu tố môi trường và giá cả năng lượng. Sau đó, các hệ thống điều khiển sẽ được quản lý một cách tinh tế hơn. BuildingIQ cung cấp phần mềm kết nối mọi hệ thống HVAC (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí - yêu cầu tiêu chuẩn công nghiệp đối với tòa nhà xây dựng mới hiện nay) với một máy tính điều khiển - theo Steve Nguyễn, phó chủ tịch sản phẩm và tiếp thị của BuildingIQ.

BuildingIQ rất tự tin vào dịch vụ của mình khi tuyên bố công ty đã gặt hái nhiều thành công trong giải pháp tiết kiệm năng lượng cho khách hàng. Ví dụ như nhờ công nghệ AI của BuildingIQ mà một nhà bảo tàng ở thành phố Sydney miền nam Australia tiết kiệm được 41.000 USD (hay 8,65%) tiền điện trong 1 năm.

Hay như Bệnh viện St. Vincent cũng ở Sydney tiết kiệm được 20% lượng điện tiêu thụ trong suốt mùa hè. Peter Kirk nhận định nếu như các nhà máy điện cũng như thiết bị sử dụng điện ngày càng thông minh hơn nhờ vào công nghệ AI và từ đó giúp cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn khách hàng giảm bớt khí thải ra môi trường cũng như giảm chi phí, thì chắc chắn chúng ta có cơ sở để tin rằng xu hướng sử dụng AI trong ngành năng lượng sẽ trở nên phổ biến hơn trong tương lai.

Duy Ân (tổng hợp)