UMĚLÁ INTELIGENCE PRO VĚDU I PRŮMYSL
Jak vypadá první univerzitní laboratoř umělé inteligence v Česku?
Ostravu má většina z nás spojenou s průmyslem, Colours of Ostrava a sportovní fanoušci také se Zlatou tretrou, fotbalem a hokejem. Nově je toto moravskoslezské město spojené také s pojmem AIM.Lab. Tedy s laboratoří zaměřenou na datovou analýzu, umělou inteligenci a strojové učení, která byla otevřena na podzim minulého roku na Fakultě elektrotechniky a informatiky VŠB – Technické univerzity Ostrava. Co se skrývá za zkratkou AIM.Lab? A jakou roli v jejím příběhu hraje Škoda Auto?
Škoda Auto navazuje vztahy s akademickou sférou už řadu let. Teď ale tato spolupráce vyústila ve vznik instituce, která v Česku nemá obdoby. Nápad se zrodil v hlavě Jany Polášek Filové, která má v automobilce na starost kromě strategických témat spojených s digitalizací také vědecko-výzkumné projekty a spolupráci s vysokými školami v oblasti Výroby a logistiky.
„Pokud chceme ve Škoda Auto vybudovat daty řízenou výrobu, musíme se kromě hardwarové a softwarové infrastruktury soustředit také na výchovu odborného personálu. Na co nám budou veškerá data, když s nimi nebudeme schopni smysluplně pracovat?“ ptá se Jana a upřesňuje dál svůj pohled na věc: „Již delší dobu vnímám kolem sebe zajímavé projekty, které mají za cíl podpořit vzdělávání v oblasti IT nebo umělé inteligence. Žádný z nich se ale specificky nezaměřuje na výchovu datových odborníků pro průmyslovou výrobu, i když právě ta tvoří základ české ekonomiky. A tím nemám na mysli pouze automobilovou výrobu, ale také další odvětví jako strojírenství, výrobu plastů, elektrotechnický, chemický, potravinářský nebo energetický průmysl.“
„S Janou se známe již řadu let, jsme dobří přátelé. Často diskutujeme témata, kterými se profesně zabýváme, hledáme společně řešení otázek. Včetně těch, které souvisejí s digitalizací, inovacemi a technologickým transferem,“ navazuje profesor Jan Platoš, děkan Fakulty elektrotechniky a informatiky, VŠB – Technické univerzity Ostrava. „Oba se shodujeme, že při digitální transformaci hrají velmi důležitou roli lidé. Když se podíváme na počty studentů, kteří vystudují nejen bakalářský, ale také magisterský nebo doktorský program zaměřený na práci s daty, výsledek nás asi moc nepotěší. Přitom poptávka po datových odbornících v oblasti umělé inteligenci a strojového učení prudce stoupá. Naším cílem by proto neměla být pouze výchova datových dělníků, ale zejména expertů s vyšším vzděláním. Budou to právě oni, kdo bude stát za inovacemi s vyšší přidanou hodnotou.“
AIM.Lab neboli Artificial Intellingence in Manufacturing Laboratory
AIM.Lab našla zázemí v moderní budově pro laboratorní výuku s tak trochu sci-fi názvem CPIT TL3 (Centrum pokročilých inovačních technologií – technologické laboratoře 3.), která vypadá na první pohled spíš jako galerie moderního umění. Čeká vás tady ale umění těch nejmodernějších výrobních technologií, dat a strojového učení. V tomto komplexním testbedu najdete laboratoře zaměřující se na e-mobilitu, moderní systémy autonomní jízdy automobilů a průmyslových vozidel, ale také na asistivní technologie v biomedicíně. Nezbytnou součást komplexu představuje takzvaná smart factory – prostor s elementy průmyslu 4.0, jakými jsou například IoT, digitální dvojče, virtuální a rozšířená realita či identifikace 3D objektů. Zde se studenti učí například programovat roboty a provádět zkušební měření. A když potřebují zázemí, aby svá data mohli zanalyzovat, o patro výš mají k dispozici prostory AIM.Lab. Laboratoř pro umělou inteligenci byla slavnostně otevřena v září 2021 za přítomnosti Dr. Michael Oeljeklause, člena představenstva společnosti Škoda Auto za oblast výroby a logistiky, a profesora Václava Snášela, rektora VŠB – Technické univerzity Ostrava (VŠB-TUO).
Bádání nebo projekty pro průmysl? AIM.Lab ukazuje, že je možné obojí
Skutečným impulzem pro založení AIM.Lab nebyly pouze teoretické diskuze, ale praktická zkušenost. Když Jana Polášek Filová před lety hledala do svého týmu stážistu se zaměřením na práci s výrobními daty, právě od Jana Platoše dostala tip na šikovného studenta, který váhal, zda jít po studiu rovnou pracovat, nebo pokračovat na doktorát. „Když mi Honza zavolal, že někoho vhodného našel, neváhala jsem a ihned přijela do Ostravy. Společně jsme si promluvili a nabídli jsme mu individuální studijní program s praxí ve Škoda Auto,“ vypráví Jana. Jednalo se o Petra Prokopa, který s návrhem souhlasil a následující roky pak trávil vedle ostravské Fakulty elektrotechniky a informatiky také v mladoboleslavské automobilce.
„Během magisterského studia mě zaujala analýza dat a chtěl jsem toto téma prozkoumat do hloubky. Proto se mi líbila kombinace doktorandského programu a stáže ve Škoda Auto, kde pochopím, jak se datová analýza využívá v praxi,“ objasňuje Petr Prokop. „Na škole můžete dělat obecný výzkum, kdy rozvíjíte algoritmy a nové metody zpracování dat, nebo můžete jít cestou aplikovaných výzkumů. V tomto případě se snažíte již vymyšlené postupy využít v reálném prostředí.“
V průběhu doktorského studia Petra nakonec zlákala akademická dráha. „Věděla jsem, že Petr chce zůstat v akademické sféře, ale chtěla jsem udržet know-how, které za dobu naší spolupráce vzniklo. Napadlo mě, že bychom mohli vytvořit laboratoř, kterou bychom zaštítili společné projekty. Projekt jsem jim představila v Ostravě na konci roku 2020. Zároveň jsem je požádala, zdali by mi pomohli vytvořit pro něj vhodný název,“ popisuje Jana vznik laboratoře. Kolegům z Ostravy se nápad zjevně zamlouval, protože než se vrátila do Prahy, v e-mailu už již měla několik nápadů na název. „Nakonec zcela bezkonkurenčně vyhrál AIM.Lab“ líčí Jana. „A pozor, na ten mám copyright,“ směje se Jan Platoš. Nápad se líbil automobilce i fakultě. A tak i díky podpoře Jiřího Drbouta, vedoucího plánování značky Škoda Auto, v kampusu VŠB-TUO brzo vyrostly prostory, kde studenti můžou nejen bádat, ale zároveň se podílet na projektech z oblasti digitalizace a průmyslu 4.0. Zkrátka své znalosti rovnou aplikovat v praxi.
Stojíme u zrodu každého výrobního projektu
Zjistěte víc o oblasti, která plánuje, staví a inovuje zázemí pro výrobu aut i komponentů.
Petr Prokop ale není jediný, kdo se nakonec rozhodl pro aplikovaný výzkum. Stejná kariérní cesta zlákala i Radka Svobodu, dalšího doktoranda, který dnes v AIM.Labu působí. „Doktorské studium pro mě také nebyla jasná volba. Přesvědčil mě až Jan Platoš. Vyprávěl mi o možnostech spolupráce s průmyslovými partnery, což mě zaujalo natolik, že jsem se pro doktorát nakonec rozhodl, zůstal na univerzitě a později se stal také členem týmu AIM.Lab,“ vzpomíná Radek.
Jak pomáhá analýza dat a strojové učení ve výrobě aut?
Propojení akademických poznatků s oblastí průmyslu je pro laboratoř AIM.Lab klíčové. Pro Škoda Auto přišla s návrhem, jak optimalizovat skladovací procesy. Doktorandi vytvořili software, který simuluje prostor a pomocí strojového učení dokáže navrhnout jiné, efektivnější možnosti. „Tento software si klade otázky, jak by se například změnila efektivita skladu, kdyby místo dvou pater bylo ve skladu jen jedno nebo naopak tři a jak se bude lišit jeho výkonnost v jiném skladovacím režimu,“ vysvětluje Petr Prokop.
Další projekt laboratoře se týkal konfigurace vozů. Původní možnosti bylo třeba zredukovat a vytvořit ty nejvíc zajímavé kombinace pro zákazníky. Jak? Na základě analýzy velkých dat. „Projekt měl dvě roviny. V první řadě bylo potřeba řešit návaznost na řídicí jednotky elektroniky vozu – zohledňovali jsme, jak tyto části ovlivní navržená kombinace ve výrobě. Museli jsme vzít v potaz, zda je navržená kombinace atraktivní i z pohledu marketingu. Tato analýza má zkrátka pomoct tomu, aby firma Škoda Auto nabídla lidem to, co opravdu chtějí a zvýšila se tak standardizace navržených vozů. Data tak pomáhají v tom, aby byl průmysl efektivnější – a nejen v oblasti výroby,“ uzavírá Petr.
Místo, kde vzniká datová budoucnost
Skutečné fungování AIM.Lab odstartovalo kvůli omezením souvisejících s pandemií až v roce 2022. V laboratoři nyní probíhá výuka bakalářských a magisterských studijních oborů se zaměřením na strojové učení, zpracování dat a optimalizační algoritmy. Čerstvou novinkou VŠB-TUO je doktorský program Informatika a výpočetní vědy s přesahem do aplikačních oblastí souvisejících s datovými vědami, umělou inteligencí, výpočetní chemií a robotikou, jehož slavnostní zahájení odstartuje na jaře 2023 na půdě AIM.Lab
Laboratoř nenabízí inspiraci na poli datové analytiky pouze studentům VŠB-TUO, ale také širší veřejnosti z akademického a průmyslového světa. Pořádají se zde konference, odborné přednášky a workshopy. „V hledáčku AIM.Lab je na prvním místě výchova datových expertů budoucnosti a spolupráce na vědecko-výzkumných projektech,“ zdůrazňuje Jan Platoš. „Naším společným cílem je vytvořit unikátní prostor, jedinečnou datovou laboratoř, ve které se budou odborníci z univerzit s experty z průmyslu vzájemně inspirovat a sdílet své zkušenosti s prací s průmyslovými daty,“ uzavírá Jana Polášek Filová. Do budoucna jsou v plánu i další projekty. Jedním z nich je propojení Ostravy VŠB-TUO s dalšími univerzitami, realizace společných edukačních a vědecko-výzkumných projektů.
JANA POLÁŠEK FILOVÁ
Jana Polášek Filová ve Škoda Auto pracuje jako odborná koordinátorka digitalizace a inovací v oddělení Digitalizace a Industrie 4.0 v oblasti Výroby a logistiky. Již pátým rokem se zabývá strategií digitalizace výroby, rozvojem digitálních kompetencí zaměstnanců a vědecko-výzkumnými projekty. Rozumí světu průmyslu i vědy, které mistrně propojuje, spolupracuje s CIIRC ČVUT v Praze a samozřejmě také s Fakultou elektrotechniky a informatiky na VŠB-TUO v Ostravě.
„Ráda řeším výzvy a nacházím příležitosti pro nové obchodní modely. Díky spolupráci s mým týmem a kolegy, externími partnery z akademického i průmyslového světa, se mohu neustále něco nového učit, zdokonalovat a posouvat kupředu.“
JAN PLATOŠ
V květnu 2021 získal titul profesora a v září téhož roku stanul v čele Fakulty elektrotechniky a informatiky VŠB – Technické univerzity Ostrava. „Už od šesté třídy jsem věděl, co chci studovat, ale dopadlo to trochu jinak, než jsem zamýšlel. Nejdřív jsem šel na střední školu zaměřenou na elektrotechniku, kde jsem se dostal k programování. A informatika nakonec zvítězila i při volbě vysoké školy, kde působím dodnes, i když už ne jako student,“ říká s úsměvem Jan Platoš, kterého se láska k vědě drží celý život.
PETR PROKOP
Doktorand
Fascinace daty, umělou inteligencí a analytická povaha – přesně to Petra přivedlo ke studiu na Fakultě elektrotechniky a informatiky. „I když jsem vybíral byt, musel jsem si k tomu připravit tabulku,“ směje se. Svou disertační práci zaměřil Petr na analýzu velkých dat, konkrétně těch, které jsou v podobě sítě.
„Funguje to podobně, jako když si představíte vazby mezi přáteli na Facebooku. I s těmito daty se dá pracovat jako se sítí, ve které hledáte možné vztahy mezi proměnnými.“
RADEK SVOBODA
Ačkoliv s doktorským studiem zpočátku váhal, dnes už s jistotu říká, že se rozhodl dobře. „Baví mě, že se obor datové analytiky neustále vyvíjí, člověk se musí stále učit a může pořád vymýšlet nové nápady.“ Ve své disertační práci se rozhodl zkoumat analýzu časových řad.
„Na základě analýzy pak vyvíjím modely založené na strojovém učení, které lze využívat v predikci stavu průmyslových strojů či spotřebě energie, třeba plynu či elektřiny.“
