چكيده فارسي :
با گسترش روز افزون كاربرد اينترنت اشياء، اين فناوري راه خود را به صنعت باز كرده و باعث به وجود آمدن مفهوم صنعت هوشمند شده است. صنعت هوشمند مسير وسيعي براي جمعآوري و پردازش دادههاي توليدي از دستگاههاي صنعتي را فراهم آورده و اين امكان را بوجود آورده است كه بتوان به كمك استفاده از پردازش ابري، پردازشهاي گستردهاي بر روي دادههاي صنعت هوشمند انجام داد. با اين وجود برخي نيازمنديها و محدوديتها مانند عدم تمايل برخي سازمانها و كاربران در مورد ارسال و ذخيره دادهها در بيرون از شبكه داخلي سازمان، باعث ميشود تا نتوان به صورت كامل از محاسبات ابري جهت انجام پردازشها استفاده كرد. از سمت ديگر در بيشتر مواقع دستگاههايي در صنايع موجود هست كه بخش قابل توجهي از قدرت پردازشي آنها بدون استفاده بوده و ميتوان از اين دستگاهها به عنوان دستگاههاي لبه يك سيستم ابري استفاده نمود. در اين پژوهش قصد داريم به معرفي ساختاري جهت جمعآوري داده از حسگرها و پردازش بلادرنگ آن بر روي سيستمهاي لبه و همچنين آموزش مدلهاي هوش مصنوعي به صورت مشاركتي در سيستمهاي لبه بپردازيم. با توجه به اينكه معمولا سنگينترين پردازش در صنعت هوشمند مربوط به مدلهاي هوش مصنوعي و به ويژه آموزش اين مدلها است، استفاده از يادگيري مشاركتي در لبه با استفاده از ظرفيتهاي موجود نياز به تامين سيستمهاي با قدرت بالاتر را برطرف ميكند. همچنين آموزش مدل در لبه به نياز مطرح شده در مورد عدم انتقال دادهها به شبكه خارج از سازمان پاسخ ميدهد. همچنين اين پژوهش با استفاده از بستر پيشنهادي بر مبناي همكاري و مشاركت سيستمهاي لبه موجود در صنايع، ساختاري شامل جمعآوري اوليه داده، پيشپردازش، آموزش مدل و در نهايت استفاده از مدل را پيشنهاد ميكند. روش پيشنهادي بر روي مجموعه داده HAI Security Dataset مورد بررسي قرار گرفته و نتايج نشان ميدهد استفاده از يادگيري مشاركتي ميتواند با حفظ عملكرد مدلهاي هوش مصنوعي، سرعت آموزش را با استفاده از 9 گره تا بيش از 80 درصد افزايش دهد. تجربه شبيهسازي شده در اين پژوهش مربوط به تشخيص ناهنجاري در صنعت هوشمند با استفاده از دادههاي سري زماني ميباشد، لذا جهت دستيابي به نتايج معتبرتر، از كتابخانه و روش eTaPR به منظور ارزيابي مدلها استفاده كردهايم. همچنين براي جمعآوري دادهها در سناريوي شبيهسازي، پايگاهداده Cassandra به صورت توزيعشده به كار گرفته شده است. استفاده از ويژگي توزيعشدگي در اين پژوهش نياز ما به جابجايي و هماهنگي اطلاعات ميان گرههاي مختلف را پاسخ داده و امكان استفاده از يادگيري مشاركتي افقي و عمودي را صرفنظر از نحوه جمعآوري اطلاعات براي ما فراهم ميآورد.
چكيده انگليسي :
With the increasing use of the Internet of Things, this technology has permeated various industries, leading to the emergence of the concept of the smart industry. The smart industry has provided extensive opportunities for collecting and processing production data from industrial devices, enabling comprehensive data analysis through cloud computing. However, certain requirements and limitations, such as the reluctance of some organizations and users to send and store data outside their internal network, hinder the full utilization of cloud computing for processing. Conversely, many industrial devices often have significant unused processing power that can be harnessed as edge devices within a cloud system. This research aims to introduce a framework for collecting data from sensors and processing it in real-time on edge systems, as well as collaboratively training artificial intelligence models on these edge systems. Given that the most computationally intensive tasks in the smart industry typically involve AI models, particularly their training, utilizing collaborative learning at the edge leverages existing capacities and eliminates the need for more powerful systems. Training models at the edge also addresses the concern of not transferring data outside the organization’s network. This research proposes a platform based on the collaboration and participation of existing edge systems within industries, encompassing initial data collection, pre-processing, model training, and ultimately, model deployment. The proposed method has been evaluated using the HAI Security Dataset. The results demonstrate that collaborative learning, utilizing nine nodes, can increase training speed by more than 80% while maintaining AI model performance. The simulated experiment in this research focuses on anomaly detection in the smart industry using time series data. To ensure more reliable results, we employed the eTaPR library and methodology for model evaluation. Additionally, the Cassandra database was used in a distributed manner for data collection in the simulation scenario. The distribution feature in this research facilitates the movement and coordination of information between different nodes and enables the implementation of horizontal and vertical cooperative learning regardless of the information collection method.