The potential of artificial upwelling (AU) as a means of lifting nutrient-rich bottom water to the surface, stimulating seaweed growth, and consequently enhancing ocean carbon sequestration, has been gaining increasing attention in recent years. This has led to the development of the first solar-powered and air-lifted AU system (AUS) in China. However, efficient scheduling of air injection systems in complex marine environments remains a crucial challenge in operating AUS, as it holds the potential to significantly improve energy efficiency. To tackle this challenge, we propose a novel energy management approach that utilizes deep reinforcement learning (DRL) algorithm to develop efficient strategies for operating AUS. Specifically, we formulate the problem of maximizing the energy efficiency of AUS as a Markov decision process and integrate the quantile network in distributional reinforcement learning (QR-DQN) with the deep dueling network to solve it. Through extensive simulations, we evaluate the performance of our algorithm and demonstrate its superior effectiveness over traditional rule-based approaches and other DRL algorithms in reducing energy wastage while ensuring the stable and efficient operation of AUS. Our findings suggest that a DRL-based approach offers a promising way to improve the energy efficiency of AUS and enhance the sustainability of seaweed cultivation and carbon sequestration in the ocean.


翻译:近年来,人工上升流作为将富含营养的底层海水提升至表层、促进海藻生长进而增强海洋碳汇的潜在手段,日益受到关注。这促使中国研制出首个太阳能驱动的气升式人工上升流系统。然而,在复杂海洋环境中高效调度注气系统仍是运行该系统的关键挑战,因为此举有望显著提升能源效率。为应对这一挑战,我们提出一种新型能量管理方法,利用深度强化学习算法开发运行人工上升流系统的高效策略。具体而言,我们将该系统能源效率最大化问题建模为马尔可夫决策过程,并将分布式强化学习中的分位数网络与深度决斗网络相结合进行求解。通过大量仿真实验,我们评估了所提算法的性能,并证明其在减少能量浪费、确保系统稳定高效运行方面,较传统规则方法及其他深度强化学习算法具有更优效果。研究结果表明,基于深度强化学习的方法为提升人工上升流系统能源效率、增强海洋海藻养殖与碳汇可持续性提供了可行路径。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月11日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
Arxiv
12+阅读 · 2023年5月31日
Arxiv
12+阅读 · 2022年11月21日
Attentive Graph Neural Networks for Few-Shot Learning
Arxiv
40+阅读 · 2020年7月14日
VIP会员
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
5+阅读 · 8月2日
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
5+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
13+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
12+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
10+阅读 · 7月31日
相关VIP内容
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员