竇強(qiáng)博士在大會(huì)上展示了博銳尚格算法團(tuán)隊(duì)基于自研HGTFT架構(gòu)的建筑運(yùn)行模擬生成器(BOSG),該技術(shù)在快速數(shù)字化建模的基礎(chǔ)上,大幅度擴(kuò)展了模型訓(xùn)練所需要的樣本數(shù)量,加速了建筑行業(yè)從“真數(shù)字化”到“真大模型AI應(yīng)用”的全面打通,
能源管理、故障診斷、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)等核心應(yīng)用場(chǎng)景,已在近百棟公共建筑上得到應(yīng)用,標(biāo)志著智能建筑管理新時(shí)代的來臨!
在建筑運(yùn)行領(lǐng)域,時(shí)間序列預(yù)測(cè)有著廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)方法常依賴于針對(duì)不同場(chǎng)景訓(xùn)練單獨(dú)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型,這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式往往受限于數(shù)據(jù)可用性,尤其在不同項(xiàng)目間無法共享數(shù)據(jù)。此外,常規(guī)機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)物理機(jī)理和常識(shí)的理解不足。因此,我們需要一種更通用的方法,不僅能認(rèn)知物理機(jī)制,還能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)際項(xiàng)目的“零啟動(dòng)”,即無需大量初始數(shù)據(jù)便能提供合理預(yù)測(cè)。這個(gè)方法需充分整合各種數(shù)據(jù)來源,包括時(shí)間序列、靜態(tài)信息和圖數(shù)據(jù),以彌補(bǔ)單一數(shù)據(jù)類型的不足。
BOSG(Building Operation Simulation Generator)是針對(duì)建筑運(yùn)行領(lǐng)域的大模型,與LLM(Large Language Model)在邏輯結(jié)構(gòu)上有相似之處。BOSG從Prompt、Token、Embedding、Inference到Output都可一一對(duì)應(yīng)。BOSG的Prompt不僅包含具體預(yù)測(cè)問題,還將一個(gè)項(xiàng)目的物理世界作為上下文。Token是最小語義單元,在我們的場(chǎng)景里是對(duì)象實(shí)例在某個(gè)時(shí)間切片的狀態(tài)。Embedding則為對(duì)象實(shí)例的編碼向量,融合了圖關(guān)系與時(shí)序信息。推理(Inference)和輸出(Output)是生成對(duì)未來多變量長期預(yù)測(cè)的過程和結(jié)果。
BOSG采用的核心算法框架為Heterogeneous Graph Temporal Fusion Transformer (HGTFT)。HGTFT的設(shè)計(jì)包括三部分:首先是節(jié)點(diǎn)編碼,將每個(gè)Token轉(zhuǎn)化為固定維度的編碼向量,類似于語言模型中的最小語義單元編碼。其次是圖關(guān)系編碼,將對(duì)象間的拓?fù)潢P(guān)系聚合到每個(gè)實(shí)例的編碼中。最后是時(shí)間編碼,通過多層Transformer網(wǎng)絡(luò)捕捉時(shí)間序列中的依賴關(guān)系,并將其聚合到對(duì)象的表示中。整體算法框架使模型在應(yīng)對(duì)建筑復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景時(shí),能夠有效結(jié)合時(shí)序與結(jié)構(gòu)信息。
為了充分發(fā)揮這種復(fù)雜模型的性能,我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列自監(jiān)督和監(jiān)督學(xué)習(xí)任務(wù)。每項(xiàng)任務(wù)都配備了專門的損失函數(shù)和微調(diào)策略。編碼器部分先在大型數(shù)據(jù)集上進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練,而HGTFT的核心參數(shù)在隨后的任務(wù)中保持固定,僅對(duì)特定任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)部分進(jìn)行微調(diào)。該架構(gòu)支持在實(shí)際項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)“zero-shot”預(yù)測(cè),即無需大量訓(xùn)練便能給出合理結(jié)果,并且可以通過少量樣本的微調(diào)進(jìn)一步提升精度。這一流程確保模型不僅具備高預(yù)測(cè)能力,還能快速適應(yīng)不同業(yè)務(wù)需求。
我們通過與其他算法進(jìn)行橫向比較,驗(yàn)證了BOSG模型在預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性上的顯著提升。此外,還采用了一系列合理性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),評(píng)估模型對(duì)物理機(jī)理和常識(shí)的理解程度。這些評(píng)估過程確保模型不僅在數(shù)據(jù)維度上表現(xiàn)優(yōu)異,還能反映建筑系統(tǒng)的運(yùn)行邏輯。結(jié)果表明,BOSG能夠有效應(yīng)對(duì)建筑領(lǐng)域的復(fù)雜場(chǎng)景,實(shí)現(xiàn)高效、可靠的預(yù)測(cè)與分析。
BOSG大模型能夠推動(dòng)建筑運(yùn)行相關(guān)業(yè)務(wù)的重新設(shè)計(jì)與實(shí)施,為現(xiàn)有業(yè)務(wù)的能力和發(fā)展路徑帶來跨越式提升。具體應(yīng)用場(chǎng)景包括:運(yùn)行控制策略推送、運(yùn)行后評(píng)估分析、故障診斷與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與補(bǔ)全、數(shù)字化交付信息缺失填補(bǔ)、能耗總支路間的關(guān)系預(yù)測(cè)等。基于BOSG的能力,各類業(yè)務(wù)不僅可以提高現(xiàn)有流程的效率,還為未來建筑管理和運(yùn)行提供更智能的解決方案。
BOSG的誕生,將建筑領(lǐng)域的時(shí)序預(yù)測(cè)能力提升到前所未有的高度,帶來更高效、更智能、更綠色的建筑管理解決方案。這不僅是一項(xiàng)技術(shù)革新,更是一次產(chǎn)業(yè)變革!建筑領(lǐng)域真正邁入大模型時(shí)代!
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