물리적 AI를 위한 시스템 설계: 배전 피더별 실시간 산불 점화 위험도

이것은 공개 참조 아키텍처에 대한 엔지니어링 요약입니다. 논문, 객체 모델(JSON 형식), 그리고 모델 레지스터는 CC BY 4.0 하에서 재사용할 수 있습니다: https://muhammadumar89.github.io/codeninja-research/wildfire-risk-distribution-us/ (DOI 10.5281/zenodo.23119325). 운영자는 고객이 아닌 예시적인 시나리오입니다.

미국에 위치한 회원 소유 전기 배전 협동조합은 산불 위험 지역을 가로질러 9,000마일 이상의 지상 선로를 운영하고 있습니다. 식생 접촉 및 장비 고장은 주요 점화 위험 요소이며, 이러한 위험들은 순찰 방문 사이에 쌓입니다. 현재 이들이 답할 수 없는 질문은 어떤 피더 구간이 가장 점화될 가능성이 높은지, 그리고 향후 48시간 동안 화재 기상에 노출될 것인지를 파악하는 것입니다.

필요한 신호들은 SCADA, GIS, AMI 헤드 엔드, 정전 관리 시스템(outage management system), 폴 검사 스프레드시트, 작업 관리, 산불 카메라, 그리고 날씨 및 메조넷 피드 등 서로 연결되지 않은 여러 시스템에 흩어져 있습니다. 이들이 어떻게 하나의 시스템으로 통합되는지 설명합니다.

1. 먼저 결합(Join)하고, 나중에 모델링(Model)하기

모든 소스는 읽기 전용 어댑터(read-only adapter)를 통해 진입합니다. 이 어댑터들은 다음 네 가지 유형의 객체를 기록합니다: 변전소(substation), 피더(feeder), 피더 구간(feeder segment), 폴(pole), 재폐로 장치(recloser), 계량기(meter), 폴 검사 기록(pole inspection record), 정전 이벤트(outage event), 피더 구간 점화 위험 점수(feeder segment ignition risk score), 적색 경보(red flag warning), 산불 카메라 스테이션(wildfire camera station), 현장 작업팀(field crew), 작업 지시서 및 공공 안전 전력 차단(PSPS) 결정 기록.

객체 모델은 JSON 형식(ontology/objects.json, hyper-ontology/1 형식)으로 제공되어 다시 그릴 필요 없이 로드할 수 있습니다.

2. 링크를 통해 배치되는 두 계층(Two tiers, placed by the link)

3. 가중치를 기반으로 중앙 노드 크기 결정하기 (Size the central node from the weights)

weights = 753B 파라미터 x 1 바이트 (FP8)       = 753 GB
need    = 753 GB x 1.2 (KV 캐시, 활성화 값)  = 904 GB
node    = 8 x 141 GB                            = 1,128 GB -> ~224 GB 여유 공간

게시된 BF16 가중치(약 1.5 TB)는 16개의 카드가 필요합니다. FP8을 사용하면 이를 단일 노드로 절반으로 줄일 수 있습니다. 옆에 있는 시계열 저장소는 모든 계량기 및 모든 재폐로저(recloser)에서 나오는 15분 간격의 AMI 간격을 처리할 수 있도록 설계되었으며, 스토어-앤-포워드 버퍼링을 사용합니다.

4. 모든 전력 차단 해제 시마다 사람 배치하기 (Keep a person on every de-energisation)

모든 PSPS와 모든 빠른 트립 변경은 의사 결정 기록입니다: 권장 사항, 근거, 명시된 승인 운영자 및 규제 통지 참조 번호. 이는 해당 직원의 손에 의해 '권장됨(recommended)', '승인됨(approved)', '기각됨(declined)', '전력 차단 해제됨(de-energised)' 및 '재전원 공급됨(re-energised)' 상태를 거칩니다. 설계는 재폐로저를 열거나 닫지 않으며, 작업 지시는 시스템 크루가 이미 사용하는 승인 후에만 현장 크루에 도달합니다.

5. 비용 (What it costs)

63개의 엣지 노드를 포함하여 스택을 3년 동안 소유하는 비용은 텍사스 산업 전력 가격 기준으로 지원 및 전력을 포함하여 약 841,000 US 달러입니다. 같은 용량을 시간당 임대할 경우 0.97백만 달러에서 1.92백만 달러가 들기 때문에, 소유 비용은 AWS의 가장 깊은 3년 약정 비용의 약 4/5 수준입니다. 토큰 기반의 폐쇄형 프론티어 모델은 소유 스택과 유사하게 약 41명의 사용자를 지원합니다. 모든 가격은 논문의 Appendix A에 명시되어 있습니다.

전체 설계, 그림 및 객체 모델: 논문.