竇強博士在大會上展示了博銳尚格算法團隊基于自研HGTFT架構的建筑運行模擬生成器(BOSG),該技術在快速數字化建模的基礎上,大幅度擴展了模型訓練所需要的樣本數量,加速了建筑行業從“真數字化”到“真大模型AI應用”的全面打通,
能源管理、故障診斷、風險預測等核心應用場景,已在近百棟公共建筑上得到應用,標志著智能建筑管理新時代的來臨!
在建筑運行領域,時間序列預測有著廣泛的應用。傳統方法常依賴于針對不同場景訓練單獨的機器學習模型,這些數據驅動的方式往往受限于數據可用性,尤其在不同項目間無法共享數據。此外,常規機器學習模型對物理機理和常識的理解不足。因此,我們需要一種更通用的方法,不僅能認知物理機制,還能夠實現實際項目的“零啟動”,即無需大量初始數據便能提供合理預測。這個方法需充分整合各種數據來源,包括時間序列、靜態信息和圖數據,以彌補單一數據類型的不足。
BOSG(Building Operation Simulation Generator)是針對建筑運行領域的大模型,與LLM(Large Language Model)在邏輯結構上有相似之處。BOSG從Prompt、Token、Embedding、Inference到Output都可一一對應。BOSG的Prompt不僅包含具體預測問題,還將一個項目的物理世界作為上下文。Token是最小語義單元,在我們的場景里是對象實例在某個時間切片的狀態。Embedding則為對象實例的編碼向量,融合了圖關系與時序信息。推理(Inference)和輸出(Output)是生成對未來多變量長期預測的過程和結果。
BOSG采用的核心算法框架為Heterogeneous Graph Temporal Fusion Transformer (HGTFT)。HGTFT的設計包括三部分:首先是節點編碼,將每個Token轉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。其次是圖關系編碼,將對象間的拓撲關系聚合到每個實例的編碼中。最后是時間編碼,通過多層Transformer網絡捕捉時間序列中的依賴關系,并將其聚合到對象的表示中。整體算法框架使模型在應對建筑復雜動態場景時,能夠有效結合時序與結構信息。
為了充分發揮這種復雜模型的性能,我們設計了一系列自監督和監督學習任務。每項任務都配備了專門的損失函數和微調策略。編碼器部分先在大型數據集上進行預訓練,而HGTFT的核心參數在隨后的任務中保持固定,僅對特定任務的網絡部分進行微調。該架構支持在實際項目中實現“zero-shot”預測,即無需大量訓練便能給出合理結果,并且可以通過少量樣本的微調進一步提升精度。這一流程確保模型不僅具備高預測能力,還能快速適應不同業務需求。
我們通過與其他算法進行橫向比較,驗證了BOSG模型在預測準確性上的顯著提升。此外,還采用了一系列合理性評價標準,評估模型對物理機理和常識的理解程度。這些評估過程確保模型不僅在數據維度上表現優異,還能反映建筑系統的運行邏輯。結果表明,BOSG能夠有效應對建筑領域的復雜場景,實現高效、可靠的預測與分析。
BOSG大模型能夠推動建筑運行相關業務的重新設計與實施,為現有業務的能力和發展路徑帶來跨越式提升。具體應用場景包括:運行控制策略推送、運行后評估分析、故障診斷與風險評估、數據質量檢查與補全、數字化交付信息缺失填補、能耗總支路間的關系預測等。基于BOSG的能力,各類業務不僅可以提高現有流程的效率,還為未來建筑管理和運行提供更智能的解決方案。
BOSG的誕生,將建筑領域的時序預測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。這不僅是一項技術革新,更是一次產業變革!建筑領域真正邁入大模型時代!
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