Avancées dans les systèmes d'ascenseurs avec QELM
Explorer comment le QELM améliore la performance des ascenseurs et les prédictions de temps d'attente.
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Table des matières
- Le Rôle des Tests Logiciels
- Défis des Méthodes de Test Actuelles
- Qu'est-ce que la Machine d'Apprentissage Extrême Quantique ?
- Application dans les Ascenseurs
- Comment QELM Fonctionne en Pratique
- La Configuration Expérimentale
- Résultats et Conclusions
- Implications pour l'Avenir
- Applications Réelles
- Conclusion
- Source originale
- Liens de référence
Les ascenseurs sont des systèmes super importants dans les bâtiments, aidant les gens à se déplacer facilement entre les étages. Au cœur de ces systèmes, y'a le dispatch, un logiciel qui décide quel ascenseur envoyer quand un passager fait appel. Un truc clé pour savoir si ce système fonctionne bien, c'est le Temps d'Attente Moyen, qui indique combien de temps les passagers attendent avant que l'ascenseur arrive. Pour que les systèmes d'ascenseurs marchent bien, les entreprises font des tests pour identifier et corriger les éventuels problèmes.
Le Rôle des Tests Logiciels
Comme le logiciel évolue avec le temps-comme toute appli-c'est essentiel de le tester pour vérifier qu'il fonctionne toujours bien. Ce test consiste à vérifier si le logiciel peut gérer différents scénarios. Dans le cas des ascenseurs, ça veut dire simuler plein de demandes de passagers et surveiller le Temps d'Attente Moyen pour confirmer qu'il répond aux normes requises.
Dans certaines entreprises, les tests pendant la phase de conception se font à l'aide d'un oracle de Test de régression. Cet outil aide à prédire les résultats attendus des tests selon les entrées. Cependant, avec l'essor des nouvelles technologies et pratiques comme DevOps, les entreprises cherchent des moyens plus intelligents d'appliquer ces tests même quand les systèmes d'ascenseurs sont en fonctionnement.
Défis des Méthodes de Test Actuelles
Un gros défi avec les méthodes de test traditionnelles pour les ascenseurs, c'est que certaines infos utilisées pendant la phase de conception sont difficiles à recueillir en temps réel quand les ascenseurs fonctionnent réellement. Par exemple, tu pourrais connaître le poids des passagers lors d'un test, mais dans la vraie vie, tu peux pas toujours mesurer ça avant chaque trajet.
Du coup, les systèmes d'ascenseurs ont besoin d'une méthode de test plus flexible qui peut fonctionner avec différentes quantités d'infos, selon ce qui est disponible pendant l'opération. Ce besoin a mené à l'exploration de nouvelles méthodes incorporant les Machines d'Apprentissage Extrême Quantique (QELM), un type d'Apprentissage automatique qui peut fonctionner avec moins de caractéristiques tout en délivrant de bons résultats.
Machine d'Apprentissage Extrême Quantique ?
Qu'est-ce que laLa Machine d'Apprentissage Extrême Quantique (QELM) est un type d'apprentissage automatique qui mélange des idées de l'informatique quantique avec des méthodes d'apprentissage traditionnelles. En gros, ça utilise les propriétés uniques de la mécanique quantique pour améliorer notre manière d'analyser des données et de faire des prédictions.
QELM est particulièrement utile parce qu'il peut prendre en compte une petite quantité d'infos tout en faisant des prédictions précises. C'est bénéfique pour les systèmes d'ascenseurs où toutes les données ne sont pas toujours disponibles lors des prédictions en temps réel.
Application dans les Ascenseurs
Dans le contexte des ascenseurs, QELM peut être utilisé pour prédire les temps d'attente basés sur des Données en temps réel. Ça utilise une méthode appelée test de régression, qui consiste à prédire combien de temps un passager pourrait attendre avant qu'un ascenseur arrive selon divers paramètres.
Une entreprise nommée Orona a reconnu les avantages potentiels de QELM pour leurs systèmes d'ascenseurs. Ils ont intégré QELM dans leurs processus existants et ont cherché à améliorer la façon dont ils surveillent la performance des ascenseurs, s'assurant que le Temps d'Attente Moyen reste dans des limites acceptables même quand les modèles de passagers changent.
Comment QELM Fonctionne en Pratique
Pour tester l'efficacité de QELM, les chercheurs ont rassemblé des données réelles issues des opérations d'ascenseurs sur quatre jours. Ces données comprenaient divers facteurs, comme le nombre d'appels pour l'ascenseur depuis différents étages, combien de temps les passagers ont voyagé, et d'autres métriques pertinentes.
Les chercheurs ont entraîné le QELM avec ces données pour voir s'il pouvait prédire précisément le Temps d'Attente Moyen. Ils ont comparé les résultats de l'utilisation de QELM avec des méthodes d'apprentissage automatique traditionnelles et ont constaté que QELM était significativement meilleur pour prédire les temps d'attente, même en utilisant moins de points de données.
La Configuration Expérimentale
L'étude visait à identifier la meilleure combinaison de paramètres pour le QELM. Ça incluait différents types d'encodeurs (qui préparent les données) et de réservoirs (qui traitent les données). Les chercheurs ont testé plusieurs combinaisons en utilisant différentes quantités de caractéristiques disponibles pour voir laquelle fonctionnait le mieux en pratique.
Pour garantir des résultats fiables, ils ont utilisé une méthode appelée validation croisée, qui consiste à diviser les données en ensembles d'entraînement et de test. Comme ça, ils pouvaient évaluer à quel point le QELM performait sous différentes conditions.
Résultats et Conclusions
Les résultats ont montré que QELM surpassait non seulement les méthodes traditionnelles, mais le faisait aussi avec moins de caractéristiques. Cela signifie que même quand les informations étaient limitées, QELM pouvait toujours faire des prédictions précises sur les temps d'attente.
Les conclusions clés incluent :
- QELM était systématiquement plus fiable pour prédire les Temps d'Attente Moyens que les modèles d'apprentissage automatique traditionnels.
- QELM a montré qu'il pouvait gérer efficacement des situations avec moins de données, le rendant adapté aux applications réelles où toutes les informations ne sont pas toujours disponibles.
- La performance de QELM s'est améliorée à mesure que le nombre de caractéristiques était réduit, mettant en avant son efficacité.
Implications pour l'Avenir
Les résultats positifs de l'utilisation de QELM pour les systèmes d'ascenseurs pourraient considérablement changer la manière dont les entreprises abordent les tests logiciels et l'assurance qualité dans différents secteurs. Si QELM peut fournir des prédictions précises en temps réel avec moins d'exigences, ça pourrait mener à une adoption plus large de méthodes similaires dans divers domaines.
De plus, ces avancées pourraient permettre des mises à jour et des changements plus rapides aux systèmes existants, les maintenant en phase avec les demandes modernes sans compromettre la qualité du service.
Applications Réelles
Les avantages démontrés par l'étude ouvrent des opportunités pour utiliser QELM dans d'autres contextes industriels. Par exemple, ça pourrait être appliqué dans n'importe quel système où des prédictions en temps réel sont nécessaires avec des données limitées, comme dans le transport, la santé, ou même les systèmes de gestion de l'énergie.
En profitant de QELM, les organisations pourraient devenir plus adaptatives et réactives, améliorant leur performance globale et satisfaisant les attentes des clients.
Conclusion
L'exploration des Machines d'Apprentissage Extrême Quantique dans l'industrie des ascenseurs marque une avancée excitante dans les tests logiciels et la prédiction de performance. En identifiant des moyens efficaces d'utiliser des applications d'apprentissage automatique, les secteurs peuvent améliorer leur qualité de service tout en s'adaptant aux défis du monde réel.
Alors que la technologie continue d'évoluer, des recherches supplémentaires seront nécessaires pour peaufiner ces méthodes et explorer de nouvelles applications. L'implémentation réussie de QELM dans les systèmes d'ascenseurs n'est que le début, ouvrant la voie à un avenir de systèmes intelligents et adaptables dans divers domaines.
Titre: Application of Quantum Extreme Learning Machines for QoS Prediction of Elevators' Software in an Industrial Context
Résumé: Quantum Extreme Learning Machine (QELM) is an emerging technique that utilizes quantum dynamics and an easy-training strategy to solve problems such as classification and regression efficiently. Although QELM has many potential benefits, its real-world applications remain limited. To this end, we present QELM's industrial application in the context of elevators, by proposing an approach called QUELL. In QUELL, we use QELM for the waiting time prediction related to the scheduling software of elevators, with applications for software regression testing, elevator digital twins, and real-time performance prediction. The scheduling software has been implemented by our industrial partner Orona, a globally recognized leader in elevator technology. We demonstrate that QUELL can efficiently predict waiting times, with prediction quality significantly better than that of classical ML models employed in a state-of-the-practice approach. Moreover, we show that the prediction quality of QUELL does not degrade when using fewer features. Based on our industrial application, we further provide insights into using QELM in other applications in Orona, and discuss how QELM could be applied to other industrial applications.
Auteurs: Xinyi Wang, Shaukat Ali, Aitor Arrieta, Paolo Arcaini, Maite Arratibel
Dernière mise à jour: 2024-02-23 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2402.12777
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2402.12777
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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