Πρόγραμμα Διδακτορικών Υποτροφιών "Ηράκλειτος ΙΙ"

Την τελευταία δεκαετία, οι ενεργειακές ανάγκες όλων των τομέων της σύγχρονης κοινωνίας έχουν αυξηθεί σημαντικά. Επομένως, η αποδοτική αξιοποίηση της ενέργειας αποτελεί βασικό στόχο της ερευνητικής κοινότητας. Οι τρέχουσες ερευνητικές προσπάθειες επικεντρώνονται σε δύο κατευθύνσεις, i) την βελτιστοποίηση της ενεργειακής αποδοτικότητας μεμονωμένα κάθε συσκευής και ii) την βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας και της αξιοπιστίας του δικτύου ηλεκτροδότησης.

Συγκεκριμένα, έχει δειχθεί ότι η κατανάλωση ενέργειας απο μεμονωμένες συσκευές επικοινωνίας αντιστοιχεί σε σημαντικό ποσοστό της συνολικά καταναλισκόμενης ενέργειας ενός κράτους,  καθιστώντας επιτάκτικη την βελτιστη αξιοποίηση της ενέργειας σε επίπεδο συσκευής. Σε αυτή την κατεύθυνση, η συγκεκρμένη διδακτορική διατριβή ερευνά το πρόβλημα της ασύρματης πρόσβασης στο μέσο για συσκευές που υποστηρίζουν καταστάσεις ύπνου (sleep modes) και συγκεκριμένα την αντιστάθμιση (tradeoff) ενέργειας –ρυθμοαπόδοσης. Mε γνώμονα την ενεργειακή αποδοτικότητα, εξετάζουμε επίσης το πρόβλημα του χρονοπρογραμματισμού εργασιών στο υπολογιστικό νέφος (cloud). Ενδεικτικά, στις ΗΠΑ η κατανάλωση ρεύματος σε εγκαταστάσεις νέφους (cloud datacenters) υπολογίζεται στο 3% του συνόλου και αυξάνεται συνεχώς. Σε αυτό το πλαίσιο, προτείνουμε μηχανισμούς μετακίνησης φόρτου που μας επιτρέπουν να απενεργοποιήσουμε κάποιες εγκαταστάσεις και να εξοικονομήσουμε ενέργεια, χωρίς να χειροτερεύσουμε την ποιότητα υπηρεσίας που απολαμβάνουν οι χρήστες.

Στην προσπάθεια για ένα πιο αποδοτικό δίκτυο ηλεκτρισμού, αναπτύσσουμε μεθόδους δυναμικής τιμολόγησης του ρεύματος που παρέχουν κίνητρα στους χρήστες να μετακινήσουν χρονικά ή και να μειώσουν τις απαιτήσεις τους για ηλεκτρικό ρεύμα. Συγκεκριμένα εισάγουμε ενα ιεραρχικό μοντέλο για το έξυπνο δίκτυο ηλεκτρισμού όπου ένα σύνολο απο ανταγωνιζόμενους aggregators δρουν ως ενδιάμεσοι μεταξύ του παρόχου ηλεκτρισμού και των οικιακών χρηστών.

Ένα σημαντικό κοινό χαρακτηριστικό αυτών των προβλημάτων είναι η αυτόνομη φύση των εμπλεκόμενων οντοτήτων. Κάθε χρήστης επιλέγει ανεξάρτητα τις ενέργειες του με γνώμονα τη μεγιστοποίηση του προσωπικού του οφέλους (utility), μια επιλογή που μπορεί να μην είναι η βέλτιστη συνολικά για το σύστημα. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούμε τεχνικές βελτιστοποίησης για να μοντελοποιήσουμε και να αναλύσουμε την συμπεριφορά αυτών των συστημάτων.