Pametnejši, bolj zeleni in sploh boljši stroji

V dobi pametnih strojev raziskovalci zagotavljajo, da so ti ne le učinkoviti, ampak da so zasnovani z mislijo na trajnost in družbeno blaginjo. Dr. Didem Gürdür Broo, računalničarka s Cipra, ki ima doktorat iz mehatronike, se je od nekdaj zanimala za stroje, že v otroštvu je sanjala o tem, da se bo naučila programirati in graditi stvari.

Ko je Didem Gürdür Broo napredovala s študijem računalništva, se je zavedela, da se njeno področje kot celota skoraj izključno osredotoča na to, kako narediti stroje učinkovitejše, druga vprašanja pa so bila večinoma spregledana. »Spoznala sem, da je osredotočenost zgolj na produktivnost zelo ozek pogled na to, kaj nam stroji lahko ponudijo,« je dejala. Ker so zelo pomembna tudi okoljska vprašanja, je Didem Gürdür Broo, ki zdaj vodi laboratorij za kibernetsko-fizične sisteme na univerzi v Uppsali, podvomila o prevladujoči usmeritvi na njenem področju. Vse bolj je raziskovala, kako bi lahko strojne procese naredili bolj energetsko učinkovite, bolj trajnostne in družbeno odgovorne, ne samo bolj produktivne.

Leta 2021 je od Evropske unije prejela nepovratna sredstva za raziskave, da bi se lahko dodatno posvetila tej ideji in raziskala, kako narediti nastajajoče kibernetsko-fizične sisteme (CPS) bolj trajnostne. Ti sistemi so pravzaprav lahko katerikoli sistem, ki vključuje fizični proces v povratni zanki z računalnikom. S pomočjo kibernetsko-fizičnega sistema lahko oblikujejo virtualno kopijo realnega sveta, kjer simulirajo delovanje procesa, preden ga izvedejo. Ali pa s povezavo fizičnega in kibernetskega sveta dobijo rešitve, ki omogočajo, da roboti postanejo »inteligentni« oziroma samoučeči se na osnovi programske opreme, podprte z umetno inteligenco, in na osnovi učinkovitih povezav med obema svetovoma. Njene raziskave, ki jih je delno izvajala na univerzi Standford, so bile del štiriletnega raziskovalnega projekta Sustainable-CPS ali Trajnostni CPS. »Zelo pomembno je, da razmislimo o tem, kako lahko oblikujemo in upravljamo sisteme CPS na bolj trajnosten način,« je poudarila.

Evropski zagon

Stroji in računalniki so že postali bistven del našega načina življenja, dela in interakcij. Od samovozečih avtomobilov do naprednih proizvodnih sistemov: brezhibna interakcija med stroji in računalniki na novo oblikuje panoge in vsakodnevno življenje. EU podpira raziskave o sistemih CPS z namenom pospeševanja njihovega razvoja in zagotavljanja, da te tehnologije izpolnijo potrebe v resničnem svetu, obenem pa prispevajo h konkurenčnosti in trajnosti Evrope. Temelje za trenutni razvoj sistemov CPS so položili prejšnji raziskovalci, ki jih je financirala EU, v projektih, kot je Excell, ki ga je usklajeval Inštitut za računalništvo in nadzor HUN-REN (SZTAKI) v Budimpešti.

Akademiki iz Madžarske, Nemčije, Belgije in Združenega kraljestva so raziskovali uporabo velikih količin podatkov za sisteme CPS v proizvodnih in logističnih mrežah. Glavni znanstveni in inovacijski poudarek pa je bil na kombinaciji svetovnih trendov in lokalnih zahtev.

Dr. Elisabeth Zudor, koordinatorica raziskovalnega projekta Excell, je pojasnila, da se bo preobrazba industrijske proizvodnje s koncepti, kot sta internet stvari (IoT) in tovarna prihodnosti, zanašala na učinkovite in trajnostne kibernetsko-fizične sisteme. Tovarna prihodnosti ali pametna tovarna se od klasične razlikuje po tem, da nova oblika večino odločitev sprejema samodejno in v glavnem avtonomno, pri tem pa ji pomagajo umetna inteligenca in digitalni agenti. »Četrta industrijska revolucija bo temeljila na sistemih CPS, ki bodo nadzorovali, analizirali in avtomatizirali poslovne procese, kar bo preobrazilo proizvodne in logistične procese,« je dodala dr. Zudor, višja raziskovalka in svetovalka na inštitutu SZTAKI. Pametna tovarna bo morala biti sposobna upravljati kompleksnosti, morala bo biti učinkovita in fleksibilna, hkrati pa manj podvržena zunanjim vplivom. Ekipa projekta Excell je z nizom akademskih izmenjav, napotitev in programov usposabljanja pomagala pri razvoju baze znanja o sistemih CPS po vsej Evropi. »Projekt Excell je pomagal ljudem, vključenim v ta raziskovalni projekt, da so pospešili širjenje svojega znanja,« je povedala. Prav tako je vzpostavil trajno mednarodno sodelovanje, ki se je nadaljevalo še dolgo po koncu projekta.

Raziskovalna ekipa se je osredotočala na vidike, kot so interakcija med ljudmi in sistemi, internet stvari za podjetja in rešitve glede odobritve naslednje generacije. Velik poudarek je bil na zagotavljanju, da bodo rezultati raziskav koristili panogam, v katerih v proizvodnjo in logistiko uvajajo inovativne rešitve.

Sprememba miselnosti

Sistemi CPS so del evropske politike digitalnega desetletja, v okviru katere so določili konkretne splošne in posamične cilje do leta 2030, katerih namen je opolnomočenje podjetij in ljudi v »digitalni prihodnosti, ki je osredotočena na ljudi, trajnostna in bolj uspešna«. To vključuje željo, da bi tri četrtine podjetij v EU uporabljalo računalništvo v oblaku, umetno inteligenco ali velepodatke.

Pomemben del dela Didem Gürdür Broo je zato sprememba načina, kako se obravnavajo vprašanja glede trajnosti, ko gre za sisteme CPS. »Trajnost je tako zapleteno vprašanje, da od vas zahteva, da razmišljate drugače,« pravi raziskovalka. »Ko oblikujemo sistem CPS, si moramo ogledati sam sistem in tudi vse druge zraven njega ter način, kako delujejo med seboj.« Kot še dodaja, ima trajnostni razvoj gospodarske, družbene in okoljske razsežnosti. Edini način spopadanja z izzivi na vseh treh področjih je premik v načinu razmišljanja o njih.

Zaradi dela pri izvajanju pametnih sistemov, kot so sodelovalni roboti, avtonomna vozila in pametna mesta, je Didem Gürdür Broo zelo priznana na svojem področju. Leta 2023 jo je organizacija Women in Robotics izbrala za eno od 50 žensk v robotiki, ki jih morate poznati. V njenih raziskavah so razvili okvir za razvoj sistemov CPS, ki združuje različne spretnosti in na te sisteme gleda skozi tri leče: miselnost sistemov, miselnost oblikovanja in futuristična miselnost. Raziskovalka je pojasnila, da je način, na katerega ta okvir obravnava več vidikov, zelo koristen, če upoštevamo, kako trajnost integrirati v raziskave. »Sicer začnemo gledati zelo ozko in pozabimo pomisliti na to, kako so različne teme medsebojno povezane.«

------------------

Raziskave, omenjene v članku, vključno s projektom Sustainable-CPS, je financiral okvirni program EU prek ukrepov Marie Skłodowske-Curie (MSCA). ​Članek je bil prvotno objavljen v reviji Horizon, reviji EU za raziskave in inovacije.