機械学習を使用してソーラーアレイのミラーを目指していますか？

私は、次のEnergy Innovationsの設計と同様に、いくつかの独立したミラーが太陽光を集光する太陽光コレクタについて考えています。

この太陽電池アレイの組み立てには欠陥があるため、次の仮定（またはその欠如）を進めています。

• ソフトウェアは各ミラーの「位置」を知っていますが、この位置が実際の世界や他のミラーとどのように関連しているかはわかりません。これは、ミラーのキャリブレーションが不十分であるか、1つのミラーに影響を与えるが他のミラーには影響を与えない可能性のあるその他の環境要因を説明します。

• ミラーが一方向に10ユニット移動し、次に反対方向に10ユニット移動すると、最初に開始した位置に戻ります。

機械学習を使用してミラーを正しく配置し、コレクターに光の焦点を合わせたいと思います。私はこれを最適化問題としてアプローチし、ミラーの位置を最適化してコレクター内の熱と出力を最大化することを期待しています。

問題は、ノイズの多い高次元空間で小さなターゲットを見つけることです（各ミラーが2つの回転軸を持っていると考えます）。私が予想する問題のいくつかは次のとおりです。

• 曇りの日、完璧なミラーの配置に遭遇しても、その時期は曇っている可能性があります

• ノイズの多いセンサーデータ

• 太陽は移動するターゲットであり、パスに沿って移動し、毎日別のパスをたどります-いつでも太陽の正確な位置を計算できますが、その位置がミラーとどのように関連しているかはわかりません

私の質問は太陽電池アレイではなく、この「ノイズの多い高次元空間の小さなターゲット」の問題に役立つ可能性のある機械学習手法です。ソーラーアレイについては、この質問の触媒であり、良い例であると述べました。

ノイズの多い高次元空間でこのような小さなターゲットを見つけることができる機械学習技術はどれですか。

編集：

いくつかの追加の考え：

• はい、現実の世界で太陽の位置を計算できますが、ミラーの位置が現実の世界とどのように関係しているかはわかりません（何らかの方法で学習した場合を除きます）。太陽の方位角が220度、太陽の仰角が60度で、鏡が（-20、42）の位置にあることがわかります。教えてください、その鏡は太陽に正しく位置合わせされていますか？分からない

• 非常に高度な熱測定があり、「この熱レベルでは、2つのミラーが正しく位置合わせされている必要がある」ことがわかっているとしましょう。問題は、2つ以上のミラー（25個以上）が正しく位置合わせされていることです。

• 私が検討した1つの解決策は、太陽の方位角と仰角を入力として受け取り、各ミラーの2つの軸に対応する各ミラーの2つの値を持つ大きな配列を出力するニューラルネットワークを使用して、正しい「アライメント関数」を近似することでした。しかし、どのトレーニング方法が最適かわかりません。

より多くの考え：

• ミラーにはソフトウェアがアクセスできる座標系がありますが、ソフトウェアはこの座標系が現実の世界とどのように関連しているかを知りません。ミラーが（4、42）の位置にあるとします。どういう意味ですか？私にはわかりませんし、ソフトウェアもわかりません。しかし、ミラーを移動してから（4、42）に戻すと、ミラーが以前と同じ位置になることは知っています。さらに、2つのミラーが（4、42）の位置にあっても、現実の世界では反対方向を向いている場合があります。

• はい、多くの高品質センサーがあれば、問題は簡単に解決できます。Energy Innovationsは、私が知る限り、廃業しています。おそらく、彼らがたくさんの本当に素晴らしいセンサーを使用していて、人々が「私はソーラーパネルを買うだけで、安くなっている」と言ったためでしょう。

• システム内の唯一のセンサーは、コレクターヘッドにあります。

太陽の進路を予測できるため、時刻、年間通算日、緯度と経度がわかっていれば、ミラーをかなり正確に調整できると思います。

これには機械学習は必要ありません。

ミラーの向きがわからない場合（つまり、位置を仰角および方位角の測定値と関連付けることができない場合）、広い視野のカメラを使用して、空が明るくなるまで掃引してみてください。カメラの視野に白い点が現れます。次に、明るいスポットがカメラのビューの中心に来るまで、ミラーをそのスポットに向かって移動します（単純なx / y計算を使用）。カメラに暗いフィルターをかけて、太陽だけが見えるようにします。

しかし、あなたの質問はあなたがミラーがどこに向けられているか知っていると述べています。ミラーの位置を示すセンサーがミラーにある場合、それらの位置測定値を実際の方位角と仰角の数値に関連付けることができます。

曇りの日を1つの太陽電池で検出したり、ミラーに熱がないことを検出するのはかなり簡単だと思います。

この種のアプリケーション、つまり太陽集熱器を指し示す鏡のフィールドの場合、太陽のあるべき場所、鏡のあるべき場所、鏡の角度、およびそれらをどのように配置するかを非常に計算できます。彼らはあなたのコレクターを指しています。ご存知、数学モデル。もうすぐです。おそらく十分に近い。

モデルからの欠陥や逸脱に対処するためにミラーを調整する場合：
一度に1つのミラーを揺らしてください。出力が増加した場合は、変更を維持します。変更をとして保存しcalOffsetます。完了と呼びます。

私はハーベイに同意します。機械学習はこれには過剰です。

しかし、ねえ、長い昼寝の後で目を覚まして太陽を見つけに行くことができるモバイル自律システムが欲しいとしましょう。そして、時間を維持するために0.05ドルのバッテリーを買う余裕はありません。そして、それは移動可能であるため、太陽は神の方向にある可能性があります。そして、すべての人間は死んでいます。そして、私たちのロボット太陽電池の大君主は深刻な問題を抱えており、彼らは世界のどこで目覚めたかを知りません。そして彼らのGPSは信号を拾うことができません。そして、彼らの仲間の誰も何が起こったのか知りません。

1）1つのミラーで領域をスイープし、電力出力のスパイクに注意してください。それを数回繰り返して、雲などではないことを確認します。
2）太陽の位置がわかりました。gitに移動します。
3）1時間待ちます。
4）ミラーでエリア全体をもう一度スイープします。スパイク。雲。やだやだ。
5）あなたは今、太陽の道を知っています。サーボの限界に達するまで、または電源が落ちるまでそれに従ってください
。6）180度回転させ、12時間待ちます。
7）掃引を実行します。
8）太陽の沈む位置と昇る位置の違いから、おおよその緯度/季節*がわかります。（少なくとも、赤道からのオフセット。それでも北から南へはわかりません）。適宜調整してください。
9）1日待ちます。日の出の場所の違いに注意してください。あなたは今あなたが至点のどちら側にいるかを知っています。
10）6か月上向きに待ちます。日の出の方向がピークになる場所に注意してください。これで、冬か夏かがわかり、次のEONの太陽の進路を安全に把握できます。

「あなたが知っている」というステップのいずれかが明確でない場合、答えはMATH（および地球の軌道力学**）です。数学さんはあなたの友達です。彼はあなたに事を話すことができます。そして、平等の公理などが偽であることが判明しない限り、あなたは彼を信頼することさえできます。

*特典は北極圏または南極圏では無効です。
**火星、金星、タイタン、イオ、およびその他の特定の場所でも特典は無効です。

あなたの質問は、デバイスグループの自動キャリブレーションとは異なり、機械学習に関連しているようには見えません。位置センサーを備えたデバイス（ミラー）があり、デバイスをどこに向けるかはわかっていますが、センサー出力が実際の世界とどのように関連しているかはわかりません。したがって、実際に必要なのは、デバイスをキャリブレーションすることだけです。正しい位置を見つけて、センサーの読み取り値が実際の位置にどのように関連しているかを判断できるようにします。キャリブレーションが完了すると、センサーを使用してデバイスを配置できるようになります。

これらすべてを考慮して、各デバイスを個別に調整する必要があります。なんらかの検索アルゴリズムを使用して自動的に行うことができます。Gilbert Le Blancは、機能するはずの1つについて説明しています。別の方法は、センサーデータが正しいと想定し、それを使用してミラーをほぼ正しい位置に向けることです。次に、ターゲットに当たるまで外側にらせん状のパターンでミラーを移動します。

すべてのミラーを一度に調整したい場合は、遺伝的アルゴリズムが必要になることがあります。

• 各ミラーのランダムな設定を選択し、それらを配列に保存します。繰り返して、いくつかのミラーフィールド構成を用意します。
• 次に、ミラーフィールド構成を実行し、それぞれにすべてのミラーを設定してから、発生する熱を測定​​します。
• 発熱が最も少ないミラーフィールド構成をリストから削除します。
• リストに残っている構成の一部を再結合して、いくつかの新しい構成を生成します。
• 構成が単一のソリューションに収束するまで、または各反復での改善がしきい値を下回るまで（つまり、「十分に良好」に達するまで）繰り返します。

また、上記の方法を試す場合、最適化しようとしているのは位置ではなくミラーセンサーのキャリブレーションであることを指摘しておきます。各ステップには時間がかかるため、プロセスの進行に伴う太陽の動きを考慮する必要があります。各ミラーの「設定」は、位置ではなくセンサーのエラー、つまりセンサーの読み取り値と理想的な読み取り値の差です。

これを書くのはほとんど嫌いです。

• 太陽が輝いているかどうかを太陽電池から判断します。
• 太陽が輝いている場合は、（0、0）のミラーから始めます。
• ミラーをx軸上で0に回転します。
• Y軸全体に沿ってミラーを回転させます。各ステップで、ソーラーコレクターの熱出力が増加するかどうかを測定します。停止している場合は、アレイの次のミラーに移動します。
• ミラーをX軸に沿って1ステップ回転させます。前の手順を繰り返します。
• 熱出力を上げずにミラーをx軸とy軸全体に沿って回転させた場合は、ミラーにメンテナンスが必要であることをマークし、x = 0およびy = 0に移動します。
• ミラーアレイ内のすべてのミラーですべての手順を繰り返します。
• 1時間待ってから、すべての手順を繰り返します。