Optimization of energy consumption in blockchain networks through adaptive machine learning algorithms and graph representations of transactions
How to cite
Abstract
This article examines the problem of high energy consumption of modern blockchain networks and suggests an innovative approach to their optimization using adaptive machine learning algorithms and graph representations of transactions. The introduction describes the relevance of the research in the context of a constant increase in the amount of data and computing resources needed to maintain the operability of distributed systems. The main hypothesis is that the integration of graph analysis methods with machine learning algorithms can reduce power consumption by optimizing the allocation of computational tasks and reducing excessive re-calculation of transactions. The methodology section describes in detail the stages of development of the proposed model. At the first stage, data is collected and preprocessed from various blockchain ecosystems, after which a graph structure of transactions is formed, which makes it possible to identify key nodes and anomalies in network traffic. Then, an adaptive machine learning algorithm is applied that is able to dynamically analyze the resulting graphs and predict the energy consumption for performing operations. The algorithm adapts to changes in network load, ensuring a balance between computing resources and power consumption. Special attention is paid to tuning the model parameters using methods of cross-validation and hyperparameter optimization. The results section demonstrates the successful testing of the proposed approach on experimental data. The comparative analysis shows that the integration of graph representations of transactions with adaptive machine learning algorithms leads to a significant reduction in power consumption, reaching up to 30% compared with traditional network management methods. The results obtained highlight the potential of using hybrid methods to optimize the operation of blockchain systems, as well as open up new prospects for further research in the field of energy efficiency of distributed computing. The discussion focuses on the practical significance of the results, discusses the limitations of the methods used and directions for future research, including the introduction of new types of algorithms and the expansion of models to account for additional variables in distributed systems. Thus, the article makes a significant contribution to the development of a scientific approach to solving energy consumption problems in blockchain networks, offering innovative methodological solutions and practical recommendations for optimizing the operation of distributed computing systems.
Keywords
References
Бурковский В.Л., Харченко Р.А. Эффективность алгоритмов обучения нейронных сетей для прогнозирования энергопотребления региональной энергосистемы. В сборнике: Электротехнические комплексы и системы управления: межвуз. сб. науч. тру. Сер. «Научная серия Новые технологии». Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2005. С. 5-8.
Герасимов Л.Н. Адаптивные модели и алгоритмы обработки телеизмерений в энергосистемах: дисс. … канд. техн. наук. Иркутск: Сибирское отд РАН, Сибирский энергетический институт, 1993. 24 с.
Джанполадов В.А., Гаврилов С.В. Прогнозирование динамического энергопотребления за счет сквозных токов на этапе планировки физического проектирования интегральных схем с использованием машинного обучения // Информационные технологии. 2023. Т. 29. № 11. С. 588-594.
Зимина Д.В., Муромцев Д.И. Автоматизация разработки адаптивного электронного обучения с использованием технологии блокчейн // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2022. № 2. С. 119-128.
Истомин С.Г. Разработка адаптивной системы контроля, прогнозирования и управления потреблением электроэнергии тягового подвижного состава железных дорог на основе методов и алгоритмов машинного обучения и искусственного интеллекта. НИР: грант № СП-499.2021.1. М: Совет по грантам Президента Российской Федерации. 2021. 130 с.
Кузнецов П.Н., Котельников Д.Ю., Воронин Д.Ю., Хомюк А.Г. Прогнозирование энергопотребления при использовании данных мониторинга электрических параметров // Энергетические установки и технологии. 2020. Т. 6. № 2. С. 71-76.
Матренин П.В. Разработка и исследование адаптивных интеллектуальных методов предиктивного оптимального управления объектами электроэнергетики. НИР: грант № СП-155.2022.1. М.: Совет по грантам Президента Российской Федерации. 2022. 110 с.
Мокеев А.В. Обработка сигналов в интеллектуальных электронных устройствах энергосистем. Спектральные представления сигналов и систем в координатах комплексной частоты: моногр. Архангельск, 2008. 150 с.
Мокеев А.В. Обработка сигналов в интеллектуальных электронных устройствах энергосистем. Математическое описание цифровых систем: моногр. Архангельск, 2008. 160 с.
Разработка адаптивных алгоритмов управления распределенными энергосистемами с открытой архитектурой. НИР: грант № МК-1676.2020.8. М.: Совет по грантам Президента Российской Федерации. 2020. 120 с.
Сащенко Н.Н. Интеллектуальная адаптивная система передачи информации в распределенных автоматизированных системах управления: дисс. … канд. техн. наук. Владимир: Владимирский государственный университет, 2006. 20 с.
Технология создания адаптивных распределенных электронных ресурсов: моногр. Уфа, 2010. 180 с.
Удальцов С.В. Технология разработки адаптивных систем дистанционного обучения на основе интеллектуальных программных агентов: дисс. … канд. техн. наук. СПб., 1999. 22 с.
Удальцов С.В. Технология разработки адаптивных систем дистанционного обучения на основе интеллектуальных программных агентов: дисс. … канд. техн. наук. СПб., 1999. 180 с.
Шевченко В.А. Разработка и исследование адаптивной системы управления распределенными энергосетями с целью повышения энергоэффективности и надежности энергосистемы и энергетического оборудования. НИР: грант № СП-198.2016.1. М.: Совет по грантам Президента Российской Федерации. 2016. 95 с.
Metrics
License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.