Studentenaustausch des DAHC

Christopher Wolters - Stanford

Jo Gessert MIT

Julio Arend Stanford

Pia Winkler aus Tuscaloosa

Alexandra Challenger aus Florida

Simon Wittner Stanford

Rachel Dodson aus Alabama

John Grand Fentum aus Arizona

Milena Kagel aus Ohio

Lisa Thiergart - Georgia TEC

Zwischenbericht München, Mai 2023

Während meines Forschungsaufenthalts in Stanford fiel der Fokus insbesondere auf mein Forschungspraktikum und meine Masterarbeit, welche sich um die Anwendung eines innovativen Programmes zur Vorhersage von Zeitserien namens NeuralProphet dreht.

NeuralProphet wurde von meinem Betreuer Oskar J. Triebe, einem Doktoranden am Stanford Sustainable Systems Lab unter der Leitung von Prof. Ram Rajagopal, entwickelt und baut auf den Grundlagen von Facebook Prophet auf, bietet jedoch eine höhere Genauigkeit und viele weitere Funktionalitäten. Im Mittelpunkt meines Projekts steht die Nutzung von NeuralProphet für die Vorhersage des Energiebedarfs einer Region der Vereinigten Staaten von Amerika. Unser Projektpartner, ein Energieversorger im Mittleren Westen der USA, hat uns Daten auf verschiedenen Aggregationsebenen zur Verfügung gestellt, einschließlich der Ebene der Load Balancing Authority (LBA) und der Electricity Pricing (EP) Nodes. Die Herausforderung bestand darin, neue Prognosemethoden zu entwickeln, um die Probleme zu lösen, mit denen unser Projektpartner konfrontiert ist. Aufgrund der Energiekrise, COVID-19, Konflikten und Kriegen, sowie der zunehmenden Durchdringung des Netzes mit erneuerbaren Energien, die natürliche Schwankungen verursachen, scheitern herkömmliche statistische Prognosen bzw. Vorhersagemethoden aktuell oft, insbesondere zu bestimmten Tages-/Jahreszeiten.

Derzeit habe ich einen wichtigen Meilenstein in meinem Projekt erreicht, indem ich einen Vorhersagealgorithmus entwickelt habe, der der Leistung unseres Projektpartners entspricht und gleichzeitig die Interpretierbarkeit und Erklärbarkeit der Ergebnisse bewahrt. Die Interpretierbarkeit der Vorhersageergebnisse ist für unseren Projektpartner von größter Bedeutung, da kostspielige Entscheidungen über Energiereserven und Abschaltungen von den Prognosen abhängen. Im schlimmsten Fall sind Energieausfälle zu verantworten.

Mein nächstes Ziel ist es, den Algorithmus zu erweitern, um Prognosen für EP-Knoten zu ermöglichen. Bei EP-Knoten handelt es sich um granularere Aggregationen von Energiebedarfen, die aus einer Ansammlung von Haushalten und anderen kleinen Energieverbrauchern bestehen. Obwohl unser Projektpartner keine Prognosen für EP-Knoten verwendet, bietet ihre größere Granularität das Potenzial, wertvolle Erkenntnisse für die Diagnose von Fehlern in bestehenden Prognosealgorithmen auf LBA-Ebene zu liefern. Mein primäres Ziel ist es, durch diese Erweiterung zusätzliche Erkenntnisse zu gewinnen.

Zusätzlich zu meiner Masterarbeit arbeite ich aktiv im NeuralProphet-Entwicklungsteam mit, wo ich Fehler behebe, das Framework pflege und neue Funktionen hinzufüge, die auf Benutzeranfragen oder meinen eigenen forschungsgetriebenen Ideen basieren. Mit über 1,2 Millionen Downloads verfügt NeuralProphet über eine beachtliche Nutzerbasis.

Während meines Forschungsaufenthalts in Stanford hatte ich außerdem die Gelegenheit, an verschiedenen Netzwerkveranstaltungen, Hackathons und anderen interessanten Aktivitäten teilzunehmen. Einige bemerkenswerte Veranstaltungen waren Treehacks, ein Hackathon auf dem Stanford-Campus, der von angesehenen Organisationen wie OpenAI und YCombinator gesponsert wurde. Außerdem nahm ich an einem Startup-Networking-Event in San Francisco teil, das von Sudolabs organisiert wurde, einer Plattform, die IT-Talente mit Kunden in den USA zusammenbringt. Im November 2022 hatte ich die Gelegenheit, an der San Francisco Tech Week teilzunehmen, wo ich das Büro eines web3-Startups besuchte und an einer Networking-Veranstaltung auf der Terrasse des Büros teilnahm. Dort konnte ich wertvolle Gespräche mit Investoren, Gründern und Tech-Enthusiasten aus San Francisco führen.

Außerdem nahm ich an Kamingesprächen mit einflussreichen Persönlichkeiten wie Herman Narula, CEO von Improbable und Autor von "Virtual Society", teil, der seine Erkenntnisse über das Metaverse und seine potenziellen Auswirkungen auf unsere Welt mit uns teilte. Ein weiteres denkwürdiges Kamingespräch fand mit Steve Johnson, dem Vizepräsidenten für Design bei Netflix, in der Stanford Design School statt. Außerdem hatte ich das Privileg, an verschiedenen Vorträgen von YCombinator und OpenAI teilzunehmen, die sich mit Startup-Ideen und den Fortschritten in der Chatbot-Technologie (bzw. LLMs oder Large Language Models) befassten.

Um meinen Horizont zu erweitern und über aufkommende Trends auf dem Laufenden zu bleiben, nahm ich an der SF Climate Week teil, einer Online-Veranstaltung, bei der Tech-Enthusiasten zusammenkamen, um Vorträge zu hören und Unternehmen zu entdecken, die im Bereich der Nachhaltigkeit tätig sind. Außerdem nahm ich an einer von der San Jose State University organisierten Netzwerkveranstaltung teil, deren Ziel es war, die POC-Community (People of Color) zu stärken. Auf der Veranstaltung hielt der Leiter der KI-Abteilung von Ford eine Rede, die wertvolle Einblicke und Anregungen bot.

Schließlich hatte ich die Gelegenheit, an verschiedenen unterhaltsamen Aktivitäten auf dem Campus teilzunehmen, wie z.B. an Sportveranstaltungen, Tanzstunden und dem berühmten Stanford Wiener Ball. Außerdem nahm ich an einem Fußballturnier teil und belegte am Ende den vierten Platz.

Insgesamt war mein Forschungsaufenthalt in Stanford sowohl in akademischer als auch in sozialer Hinsicht unglaublich bereichernd. Ich konnte mich intensiv mit meiner Masterarbeit befassen, zur Entwicklung von NeuralProphet beitragen und mich durch Networking-Veranstaltungen aktiv mit der lebendigen Stanford- und Silicon Valley-Community auseinandersetzen.

Ich möchte dem DAHC von ganzem Herzen für seine großzügige Förderung und unermüdliche Unterstützung während meines Forschungsaufenthalts in Stanford danken. Ich bin mir des Privilegs bewusst, das mir durch seine Unterstützung zuteil wurde und das es mir ermöglichte, mich in bahnbrechende Projekte zu vertiefen, an aufschlussreichen Networking-Veranstaltungen teilzunehmen und mich mit einer lebendigen Gemeinschaft von Wissenschaftlern und Innovatoren zu beschäftigen. Die unschätzbaren Erfahrungen, die ich sowohl in akademischer als auch in sozialer Hinsicht sammeln konnte, haben meine Entwicklung nachhaltig geprägt und meine Perspektive bereichert. Ich bin dem DAHC aufrichtig dankbar für diese unglaubliche Chance.



Julio Arend