Пользователь в цикле - User-in-the-loop

Концепция пользователя в цикле для повышения производительности системы, периодически давая инструкции пользователю.

Пользователь в цикле (UIL) относится к понятию, что технология (например, сеть) может улучшить цель производительности, привлекая пользователей-людей (Слой 8 ). Идея может быть применена в различных технологических областях. UIL предполагает, что люди-пользователи сети являются одними из самых умных, но также и самых непредсказуемых единиц этой сети. Более того, люди-пользователи часто имеют определенный набор (входных) значений, которые они ощущают (более или менее наблюдают, но также можно вообразить акустическую или тактильную обратную связь: представьте, что педаль газа в автомобиле оказывает некоторое сопротивление, как для спидомат). И элементы разумного принятия решений, и наблюдаемые ценности могут помочь в достижении большей цели.

Входные значения предназначены для того, чтобы побудить / отговорить пользователей-людей вести себя определенным образом, улучшающим общую производительность системы. Один из примеров исторической реализации, относящейся к UIL, появился в электрических сетях, где диаграмма цен представлена ​​пользователям электроэнергии. На этом ценовом графике значения электроэнергии дифференцируются, например, на основе непиковых, средних и пиковых периодов. Но это управление без обратной связи. UIL фактически позволяет управлять замкнутым контуром, то есть иметь пользователя в контуре.[уточнить ] Столкнувшись с неоднородной структурой ценообразования, пользователи-люди реагируют соответствующим изменением своего энергопотребления, что в конечном итоге приводит к общему улучшению доступа к электроэнергии (сокращению потребления в часы пик). Недавно UIL был также представлен для беспроводной связи (сотовых сетей).[1][2]

Беспроводные ресурсы, включая полосу пропускания (частоту), становятся все более дефицитным ресурсом, и хотя текущий спрос на беспроводную сеть в большинстве случаев ниже предложения (потенциальная пропускная способность беспроводных каналов на основе технологических ограничений), быстрое и экспоненциальное увеличение спроса сделает беспроводной доступ все более дорогим ресурсом в течение нескольких лет. Хотя обычные технологические реакции на эту перспективу, такие как инновационные новые поколения сотовых систем, более эффективное распределение ресурсов, когнитивное радио и машинное обучение, безусловно, необходимы, похоже, что они игнорируют главный ресурс в системе, а именно пользователей. Пользователей беспроводной связи можно стимулировать к изменению своего «поведения в беспроводной сети» путем введения стимулов, например дифференцированного ценообразования.[3] Кроме того, растущая забота об окружающей среде и значительные, но невидимые экологические последствия использования беспроводной связи могут быть задействованы, чтобы убедить «более экологичных» пользователей изменить свое поведение в беспроводной сети, чтобы уменьшить свой углеродный след.

UIL, используемый в беспроводной связи, называется Smart Grid of Communications. Он направлен на то, чтобы избежать расположения плохих адаптация ссылки или чрезмерное использование во время час пик.

Обзор

Независимо от различных способов предоставления стимулов и наказаний результат блокировки пользователя будет пространственным, временным или отсутствием реакции вообще. UIL означает, что пользователь меняет местоположение на лучшее (как это принято в сетях Wi-Fi). UIL означает, что спрос избегается в текущее время (для продолжения в другое время, прекращения или передачи в проводную сеть дома). Стимулом обычно является полностью динамический тариф. Это формирует пользовательский спрос во время перегрузки.UIL направлен на стабилизацию спроса на трафик до устойчивого уровня ниже емкости. В сотовых сетях он помогает постоянно удерживать трафик ниже емкости.

Пространственное управление UIL

Общая перспектива UIL показан на рисунке. UIL Согласно концепции, контроллер предоставляет пользователю необходимую информацию, и поэтому ожидается, что пользователь добровольно изменит свое текущее местоположение с точки A на B. Текущее качество сигнала в точке A и / или спектральная эффективность там известны контроллеру. среднее качество сигнала и / или спектральная эффективность известны для всех местоположений сети из базы данных предыдущих измерений. После этого сеть предоставляет необходимую информацию и предлагает пользователю лучшие местоположения. Перед перемещением пользователь знает свое полезность преимущество между точками B и A. Это полезность Преимущество может быть финансовым (скидка на голосовые вызовы) и / или увеличенной скоростью передачи данных (трафик данных с максимальными усилиями). Сеть предоставляет информацию, куда (в каком направлении и в каком месте) двигаться. Прежде чем принять решение, пользователь должен иметь вся необходимая информация (ставка дисконтирования, повышенная скорость передачи данных, насколько далеко продвинется следующий улучшенный шаг). В конце определенная часть пользователей участвует в перемещении, а остальные остаются на месте, включая всех пользователей, которые не могут двигаться, не Если пользователь решит переместиться, блок пользователя на рисунке выводит новое местоположение B. Эта вероятность зависит от расстояния и заданной полезности стимула. Целевая спектральная эффективность - это минимальная спектральная эффективность, которую должен достичь пользователь после движения (целевое значение должно быть больше текущего).[4]

Временное управление UIL

Рост спроса на сотовые сети вызван единой ценовой политикой. Это способствует распределению трафика с тяжелыми хвостами и ведет к неограниченному росту спроса. В настоящее время ценовая политика начинает меняться из-за неограниченного роста спроса. В конце концов, некоторые операторы начали взимать фиксированную ставку с ограничением, но это временное решение. В литературе предлагается более сложное решение, ценообразование на основе использования, но сам по себе он не решает проблему заторов в часы пик. UIL, предлагается полностью динамическое ценообразование, основанное на использовании.[3]Эта динамическая цена отображается на пользовательском терминале (UT), чтобы пользователь мог решить, использовать или не использовать услугу. Основная идея очень ясна: пользователь будет генерировать меньше трафика, когда цена сеанса будет расти. В результате метод ценообразования изменит поведение пользователя и трафик, как в тарифах на электроэнергию и приложениях умных сетей, и даже лучше, чем там, потому что мгновенной обратной связи и задержки в секундах, что обеспечивает лучший отклик и обучение.

Преимущества

Пользователь в цикле применения возможны во всех областях, где потребляются ограниченные ресурсы и где необходимо избегать негативного воздействия на общество или окружающую среду, например, чрезмерного потребления энергии и ископаемого топлива.

Причины использования UIL В беспроводной связи растет проблема увеличения скорости передачи данных в ближайшие 10 лет.[5][6][7][8]Смартфоны и электронные ключи для ноутбуков будут продолжать увеличивать трафик на 100% в год - тенденция, наблюдаемая уже в последние 5 лет. Традиционный подход к увеличению емкости для передачи всего трафика будет усложняться, поскольку 4G, 5G и выше не могут угнаться за спрос с этой скоростью увеличивается.[9]Энергопотребление и экологичность также становятся все более важными в будущем. Какое бы увеличение пропускной способности ни обеспечивала технология, вскоре будет съедено еще более быстрым ростом трафика. Новые подходы требуют затрат еще больше денег и энергии, например для пико- и фемтосот. UIL подход ортогонален и не требует дополнительных капитальных затрат и мощности[уточнить ].UIL способен значительно повысить спектральную эффективность.[2]

Поощрения

Интерфейс между UIL Контроллер и ящик пользователя состоят из информации и стимула. Информация - это просто знание о том, что изменение результатов пользователя будет полезно (для системы, сообщества, общества). Однако в большинстве случаев может потребоваться дополнительный стимул, чтобы пользователь действительно меняет свое поведение по умолчанию, потому что альтруизм недостаточно далеко идущие, и люди склонны предпочитать эгоистичные стратегии в свободных обществах (см. теория игры Эта дилемма называется Трагедия общественного достояния. Поэтому рационально предположить человек экономический модель, управляемая полезность максимизация в первом порядке и гомо-реципроканы только для эффектов второго порядка.

Стимулы могут быть финансовыми аспектами (более низкая ставка за использование) или другими выгодными бонусами, которые могут быть конвертированы в деньги или нет. Программы часто летающих пассажиров на каждое пространственное перемещение, выполняемое пользователем. беспроводная сеть дает пользователю более высокую битрейт, но только для соответствующего пользователя. Отрицательные стимулы также возможны в виде штрафов, но психология предполагает, что положительные стимулы работают лучше. может быть применен штраф, если использование системы не соответствует общей цели в текущее время или в текущем месте (час пик, перегруженность, плохая адаптация ссылки ), чтобы пользователь не мог использовать систему в этих обстоятельствах. Вместо этого, в лучшем месте или в более удобное время суток использование можно было бы использовать без штрафных санкций.

Примеры приложений

  • Мотивация пользователей к выполнению своих действий в другом месте (например, в направлении более эффективного использования спектра в беспроводной сотовой сети)[1][2][4]
  • Убедить пользователей выполнять определенное действие не в это время (в часы пик), а в лучшее время.[1][3]
  • Ответ на спрос в умная сеть электроснабжения
  • Управление поведением пользователей для достижения положительной цели
  • мощность / спрос, также известный как Балансировка нагрузки
  • коммунальные услуги: электричество, газ, вода
  • киберфизические системы в аварийная эвакуация зданий инфраструктуры[10]
  • проектирование безопасных систем[11]
  • использование ископаемого топлива для транспорта, отопления, промышленности
  • быстрое динамическое ценообразование любого вида
  • пример мобильного дисплея здесь[4]
  • Пользовательский интерфейс монитора расхода топлива, как показано на расход топлива в автомобилях

Зеленый аспект

В общем, UIL позволяет контролировать более экологичную цель, чем если бы пользователь действовал неконтролируемо. Этой целью может быть потребление энергии, потребление ископаемого топлива, потребление пищи или даже более мягкие цели, такие как социальное поведение. Как будто правила (выплаты) можно изменить в Теория игры чтобы результат казался более согласованным.

Зеленый аспект для беспроводная сеть как следует. Энергия, потребляемая беспроводной инфраструктурой, такой как базовые станции, коммутационные центры, в настоящее время уже составляет 0,5% от мирового потребления электроэнергии и, следовательно, выбросов углерода. Объединение современных данных дает 34 г углекислого газа.2 (или 17 дм3) за 1 МБ передаваемых данных. Мы можем назвать это текущим зеленым индексом беспроводной сотовой связи. Один бит соответствует 5,8 × 1016 молекулы CO2 - удельная эмиссия битов. Беспроводные сотовые сети потребляют 0,5% от общего объема электроэнергии в мире, что составляет примерно 20 ПВтч в 2010 году. Среднемесячный сотовый беспроводной трафик составляет 240 × 10.15 байтов, что в 2010 году составляет 2880 ПБ. Тогда энергия на байт может быть найдена как 0,0347 × 10−6 кВтч и он равен 0,125 Дж. Если электричество получают из угля, то 975 г CO2 возникает на 1 кВтч энергии. Тогда на один байт беспроводных данных 0,0338325 мг CO2 возникает, что примерно равно 34 г CO2 за 1 Мб.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c Шенен, Райнер и Яникомероглу, Халим (2014). User-in-the-Loop: пространственное и временное формирование спроса для устойчивых беспроводных сетей. Журнал IEEE Communications, февраль 2014 г.
  2. ^ а б c Шенен, Райнер и Яникомероглу, Халим и Вальке, Бернхард (2011). Постоянный пользователь: пользователи, осведомленные о мобильности, значительно повышают спектральную эффективность сотовых систем OFDMA. Письма по коммуникациям IEEE, том 15, номер 5, страницы 488-490. ISSN  1089-7798. Май 2011 г.
  3. ^ а б c d Шенен, Райнер и Булу, Гурхан и Миртахери, Амир и Яникомероглу, Халим (2011). Экологичные коммуникации за счет формирования спроса и постоянного контроля на основе тарифов. Материалы конференции IEEE Online Green Communications 2011 (IEEE GreenCom'11). ISSN  1531-3018. ISBN  978-1-4244-9519-1. 2011
  4. ^ а б c Schoenen, Райнер. При увеличении спектральной эффективности более 100% пользователем в контуре управления. Материалы 16-й Азиатско-Тихоокеанской конференции по коммуникациям (APCC). Октябрь 2010 г.
  5. ^ Отчет UMTS Forum 44. Прогнозы мобильного трафика на 2010–2020 гг. http://www.umts-forum.org/
  6. ^ Cisco Systems Inc., Cisco Visual Networking Index: глобальный прогноз трафика мобильных данных, 2010–2015 гг. 1 февраля 2011 г.
  7. ^ Sandvine Inc., Отчет о явлениях мобильного Интернета, 2010 г. Белая бумага. 2010 г.
  8. ^ Rysavy Inc., Ограничения пропускной способности мобильного широкополосного доступа и необходимость оптимизации. Белая бумага. Февраль 2010 г.
  9. ^ Долер М. и Хит Р. В. и Лозано А. и Пападиас К. Б. и Валенсуэла Р. А., Уровень PHY мертв ?, Журнал IEEE Communications, апрель 2011 г., том 49, номер 4, страницы 159-165
  10. ^ Думитреску, К. (2015). «О проектировании абонентского канала. Применение для аварийного выхода». arXiv:1508.03204 [cs.CY ].
  11. ^ Кранор, Лорри Фейт (2008). «Структура рассуждений о человеке в петле» (PDF). Usenix.org. Труды семинара по юзабилити, психологии и безопасности 2008.