Искусственный интеллектPubMedScience Morning3 мин чтенияanimal study
Облако-центрированная структура блокчейна с поддержкой ИИ для адаптивного управления энергией в сетях умной электрической мобильноности.
An AI-enabled federated blockchain framework for adaptive energy coordination in smart electric mobility networks.
Карточка статьи
Рубрика
Искусственный интеллект
Источник
PubMed
DOI
10.1038/s41598-026-58336-x
Дата
01.07.2026
Автор
Science Morning
Время чтения
3 мин
Аннотация
Высокая скорость разработки электромобилей (ЭМ) вызвала проблемы пиковых нагрузок, конфиденциальности данных, масштабируемости и безопасного управления энергией в сетях умной электрической мобильности. Традиционные централизованные системы управления зарядкой ЭМ имеют недостатки, такие как утечка конфиденциальной информации, единая точка отказа, отсутствие гибкости в реальном времени и недостаток доверия к транзакциям. В данной статье предлагается структура управления энергией на основе ИИ с защитой конфиденциальности - Edge-Trust-Adaptive Learning Framework (PETAL-Grid), основанная на федеративной архитектуре блокчейна, которая поддерживает адаптивное и защищенное от утечек управление энергией. Ключевая цель данного исследования заключается в достижении масштабируемого, безопасного и оперативного управления зарядкой ЭМ через интеграцию федеративного искусственного интеллекта, интеллектуального прогнозирования спроса на краевых уровнях и управления доверием на основе блокчейна. Предложенная структура позволяет совместное обучение спроса без необходимости обмена сырыми данными, адаптивную зарядку в реальном времени на основе краевой интеллектуальной информации и прозрачные и защищённые от подделки энергетические транзакции на основе умных контрактов. Рабочий процесс PETAL-Grid включает сбор локальных данных, прогнозирование спроса на краевых уровнях, агрегацию федеративных моделей, адаптивное управление нагрузкой и валидацию транзакций на основе блокчейна. Результаты моделирования показывают, что PETAL-Grid может достигать 18% снижения пиковых нагрузок, 17% эффективности использования энергии и 98-99% безопасности транзакций, что лучше, чем в централизованных и базовых моделях. Результаты подтверждают, что PETAL-Grid является масштабируемым, надежным и безопасным решением для устойчивых сетей умной электрической мобильности.
Краткое резюме
Статья представляет PETAL-Grid, новую структуру управления зарядами электромобилей, основанную на технологии блокчейн и искусственном интеллекте, которая обеспечивает защиту конфиденциальности, адаптивность и безопасность при координации зарядных процессов в сетях умной электрической мобильности.
Практический вывод
PETAL-Grid предлагает эффективное решение для управления зарядкой электромобилей, уменьшая пиковые нагрузки и увеличивая эффективность использования энергии при сохранении безопасности транзакций.
Ограничения
Данная работа сосредоточена на теоретических аспектах и моделировании, что ограничивает возможность непосредственного применения в реальных условиях без дальнейшей проверки и тестирования на практике.
Болезнь Альцгеймера (БА) — это дегенеративное неврологическое заболевание, характеризующееся потерей памяти, ухудшением когнитивных функций и уменьшением объема мозговой ткани. Обнаружить его на ранней стадии сложно из-за вариаций в прогрессировании заболевания и ограниченных возможностей методов нейровизуализации с единственной модальностью. Диагностика болезни Альцгеймера на основе магнитно-резонансной томографии (МРТ) предоставляет дополнительные структурные и функциональные данные, однако существующие методы глубокого обучения часто сталкиваются с проблемами несбалансированности данных, высокой вычислительной сложности и ограниченной обобщаемостью. Для устранения этих пробелов разработана структура извлечения признаков из МРТ на основе EfficientNet для классификации стадий болезни Альцгеймера. EfficientNet, оснащенный комбинированным масштабированием, слоями с разделением по глубине и компонентами сжатием и возбуждением, позволяет точно охарактеризовать корковые структуры и вариации во всем мозге, сохраняя при этом вычислительную эффективность. Извлеченные признаки классифицируются с помощью сети свёрточной многомасштабной внимательной сети на основе сжатия (C-MSACCN), которая объединяет механизмы внимания и стратегии сжатия для повышения точности и снижения сложности модели. Более того, улучшенный оптимизатор соседей клеток (ICNO) тонко настраивает гиперпараметры, находя баланс между исследованием и эксплуатацией для оптимального сходимости и устойчивости. С точностью 99,9%, точностью, полнотой и F1-мерой на наборах данных модель превосходит предыдущие работы. Валидация подтверждает согласованность, а методы визуализации выделяют области, связанные с заболеванием, для предоставления клинической информации.
Эффективная ассоциация ячеек остается фундаментальной задачей в системах пятого поколения (5G) «автомобиль-все» (V2X) из-за быстрых изменений топологии, гетерогенных развертываний и строгих требований к задержке. Конвенциональные подходы на основе обучения часто опираются на мелкие представления или независимые стратегии оптимизации, что ограничивает их адаптивность в густых и быстро меняющихся условиях. В данной работе предлагается структура многоуровневого графового представления, которая моделирует взаимодействия между автомобилями и базовыми станциями в иерархических пространственных структурах. Предложенный подход интегрирует контекстное встраивание узлов с графовым обучением, основанным на внимании, для выявления паттернов мобильности, характеристик сигналов и зависимостей нагрузки сети. Кроме того, в механизм обучения на стадии подготовки включен оптимизационный механизм для уточнения параметров внимания, что улучшает сходимость без увеличения сложности вывода. Структура была оценена на реальном наборе данных мобильности автомобилей, что продемонстрировало постоянные улучшения в стабильности ассоциации, надежности переключения и общей производительности сети по сравнению с существующими методами глубокого обучения и графами. Экспериментальные результаты показывают приросты точности (94,17%) и F1-меры (93,93%), что указывает на повышение устойчивости решений в динамических условиях. Хотя валидация проводилась на городском наборе данных, предложенная архитектура обеспечивает масштабируемую основу для адаптивного выбора ячеек в системах интеллектуального транспорта следующего поколения.
Бесконтактное сенсирование на основе информации о состоянии канала Wi-Fi (CSI) продемонстрировало значительный потенциал в распознавании человеческой активности и локализации в помещениях. Однако совместное решение этих двух задач остается сложной задачей, поскольку сырые сигналы CSI, как правило, страдают от высокой размерности каналов, не относящихся к задаче, и временно запутанных многомасштабных флуктуаций. В этой работе предлагается структура двойного обучения, которая акцентирует внимание на конструировании подпространства, согласованного с задачами, и структурированном временном разложении. В частности, разработан модуль многоцелевого переранжированного подпространства главных компонент (MARS-PCA), который переоценивает главные компоненты в соответствии с их дискриминативной значимостью как для распознавания активности, так и для локализации, тем самым сохраняя компактное представление CSI, более соответствующее двойной задаче. Вдобавок, представлен многоуровневый фронтенд с вейвлет-разложением для разделения временных откликов CSI на подполосные компоненты, позволяя более явно представлять динамику, связанную с временной активностью, и относительно стабильные паттерны, связанные с местоположением. Затем уточненные и разложенные характеристики моделируются с помощью легковесного модуля временного предсказания с регуляцией задач по каналам. Эксперименты на публичном наборе данных WiFi CSI показывают, что предложенный метод демонстрирует хорошие результаты как в распознавании активности, так и в indoor локализации.
Аутизм и расстройства спектра аутизма (РАС) затрагивают десятки миллионов семей по всему миру, однако родители сталкиваются с обилием, но ненадёжными онлайн-советами и ограниченным доступом к своевременному, сочувственному руководству. Чтобы заполнить этот критический пробел, мы разработали Starmate (http://kefeng.mpu.edu.mo/starmate) — ИИ-ассистент с 1,5 миллиарда параметров, адаптированный для опекунов людей с РАС, используя строгую ориентированную на пользователя смешанную методологию. На основе углублённых интервью и опроса Kano, который выявил «практическое руководство» как необходимое требование для опекунов, мы сконструировали новую модульную архитектуру, интегрирующую анализ настроений, извлечение знаний на основе графов, проверенное экспертами (LightRAG), и модель Qwen2.5-1.5B, специально подстроенную под нашу домен. В слепом сравнении с ведущими коммерческими крупными языковыми моделями, Starmate показал улучшенные результаты по ключевым метрикам в рамках данной оценки (86.76 против 78.43-83.84) и продемонстрировал конкретные преимущества в области эмпатии, практического руководства и логической ясности. Автоматизированное бенчмаркинг также подтвердило эти результаты, с высокими оценками по профессиональной точности (86.18), эмпатии (86.79) и практическому руководству (82.58). Эти результаты демонстрируют техническую возможность легковесной, ориентированной на конфиденциальность, специализированной крупной языковой модели для генерации точных, эмпатичных и действенных ответов в бенчмаркинговых сценариях, создавая основу для будущей реальной пригодности и клинического тестирования.
Распределение эффектов на фитнес (DFE) — описывающее, насколько вредными, нейтральными или полезными являются новые мутации — является центральным для понимания того, как популяции эволюционируют. Хотя DFE варьируется между геномами и видами, остается неясным, какие аспекты геномной организации вызывают эту вариацию. В данной работе мы оценили селективные ограничения на уровне генов по геномам Mus musculus castaneus, Drosophila melanogaster и Saccharomyces cerevisiae, используя сочетание популяционной генетики и машинного обучения, обученного на различных генетических характеристиках. Многие генетические характеристики предсказывали селективные ограничения, среди которых наиболее информативными оказались консервация, структура гена и экспрессия. Эти селективные ограничения обозначили классы генов с различными DFE. Гены с большей связанностью и экспрессией — характеристиками, отражающими количество признаков, на которые влияет ген — испытывали более сильные и менее разбросанные вредные эффекты с увеличением селективных ограничений. Между видами скорость адаптации снижалась с увеличением организационной сложности, в то время как по всему геному она не уменьшалась монотонно с увеличением селективных ограничений, а, напротив, имела тенденцию быть выше на промежуточных уровнях. Хотя сравнения DFE между видами были менее согласованы с прогнозами геометрической модели Фишера (FGM), основанными на организационной сложности, вариация параметров DFE по всему геному более близко соответствовала FGM, когда сложность рассматривалась на уровне генов. Наши результаты предполагают, что сложность на уровне генов, зафиксированная через прокси геномных характеристик, обеспечивает более информативное определение сложности для вариации DFE, чем обозначения на уровне организма, и подчеркивают ценность использования генетических характеристик в совокупности для связи геномной архитектуры, фитнес-ландшафтов и моделей молекулярной эволюции.
Обучение с подкреплением с проверяемыми наградами (RLVR) стало мощной парадигмой для обучения языковых моделей (ЛМ) по задачам с четко определяемыми метриками успеха, такими как генерация кода и математическое рассуждение. Однако текущие методы RLVR оптимизируют лишь то, что можно объективно оценить, часто пренебрегая субъективными, непроверяемыми аспектами человеческих выводов, такими как стиль и структура. Это ограничение приводит к хорошо задокументированным проблемам, таким как потеря разнообразия, неестественно звучащие ответы и манипулирование наградами. Мы предлагаем противоборствующую систему генератора-дискриминатора, которая дополняет проверяемые награды обученным сигналом из человеческих демонстраций. Модель генератора обучается с использованием RL для максимизации как точности выполнения задач, так и противоборствующей награды, полученной от дискриминатора. Дискриминатор, обучаемый вместе с политикой генератора, учится отличать тексты, написанные человеком, от сгенерированных моделью. Дискриминатор служит обученной прокси для распределения человеческих выходов, предоставляя обратную связь по аспектам генерации, которые трудно формализовать в виде скалярных наград. В различных областях, включая исправление ошибок и открытую генерацию, наш подход последовательно улучшает непроверяемые свойства, сохраняя при этом приросты точности RLVR. В исправлении ошибок наш метод демонстрирует решения с значительно меньшим расстоянием правок по сравнению с базовыми методами RLVR, достигая аналогичных результатов. В генерации рассказов наш подход значительно увеличивает вероятность победы, создавая истории, которые являются разнообразными и более приближенными к человеческим. В простом тесте на манипулирование наградами наш метод почти полностью устраняет неправильное поведение модели, сохраняя при этом высокие оценки по стандартам. Вместе эти результаты показывают, что наш подход соединяет RL и SFT, предлагая масштабируемый путь к совместной оптимизации проверяемых и непроверяемых свойств задачи.