Lehti 4-1996 (Oppivat ja älykkäät järjestelmät)

Pääteemana oppivat ja älykkäät järjestelmät

Neuroverkot ja sumea logiikka hyötykäyttöön – liiketoiminnallisesti kannattavasti
Nykyisin automaatiossa on keskeistä informaatioteknologian hyödyntäminen. Tietokoneiden ja elektroniikkapiirien suorituskyvyn paraneminen on mahdollistanut laskennallisesti raskaidenkin matemaattisten algoritmien ja systeemiteoreettisten menetelmien soveltamisen liiketoiminnallisesti kannattavasti. Japanilaiset ovat kehittäneet runsaasti sumean logiikan käytännön sovelluksia. Suomalainen neuroverkkotutkimus on maailmalla erittäin tunnettua ja esim. professori Kohosen algoritmeja on sovellettu satoihin kohteisiin. – Miten suomalaiset yritykset onnistuvat hyödyntämään neuroverkkojen, sumean logiikan ja muiden laskennallista älykkyyttä vaativien menetelmien tarjoamat mahdollisuudet liiketoiminnassaan.

TEKESin rahoittamassa, vuosille 1994-1998 ajoittuvassa Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset teknologiaohjelmassa haetaan kilpailuetua ja lisäarvoa mm. puunjalostusteollisuuden tuotantoprosesseihin sekä metalliteollisuuden koneille ja laitteille. Sovelluskohteita on myös sähkö- ja elektroniikkateollisuuden tuotteissa ja tuotantoprosesseissa sekä kaupan ja lääketieteen aloilla. Ohjelma tarjoaakin hyviä uusia liiketoimintamahdollisuuksia sekä olemassa oleville että uusille yrityksille.

Teknologiaohjelman motiivina on suomalaisten yritysten kiinnostus, tutkijoiden vahva osaaminen ja käytännön teknologiset mahdollisuudet soveltaa osaamista yritysten kannalta tärkeisiin ongelmiin. Tutkimuslaitokset ja korkeakoulut kehittivät sumeaan logiikkaan, neuroverkkoihin ja geneettisiin algoritmeihin perustuvia ratkaisuja kiinteässä yhteistyössä eri toimialojen tuotteistaja- ja loppukäyttäjäyritysten kanssa. Sovellusosaaminen ja loppukäyttäjien todellisten tarpeiden ymmärtäminen ovat kriittisiä menestystekijöitä projekteissa. Liiketoiminnallisesti kannattavien sovellusten kehittämisessä on oleellista järjestelmien ja menetelmien integrointi loppukäyttäjien tarpeisiin.

Laajemmin tarkasteltuna tutkimuslaitosten osaamisen ja tutkimustulosten hyödyntäminen on osa innovaatioprosessia, jossa ideat ja keksinnöt jalostetaan kaupallisesti menestyviksi tuotteiksi, tuotantomenetelmiksi ja palveluiksi. Innovaatioprosessi ei etene suoraviivaisesti vaiheittain: idea – tutkimus – tuotekehitys – tuotanto – markkinointi – käyttö – käytön seuraukset. Teknologisen osaamisen ja tutkimustulosten nopea hyödyntäminen ja kaupallistaminen edellyttää erilaisten tutkimusyhteistyömuotojen käyttämistä ja rinnakkaista ja vuorovaikutteista etenemistä yhteistyössä mm. tutkimuslaitosten, järjestelmätoimittajien, soveltajayritysten ja loppukäyttäjien välillä.

Innovaatioprosessi vaatii usein pitkäjännitteistä toimintaa ja tasapainoilua pitkän tähtäimen tavoitteiden ja lyhyen aikajänteen ongelman ratkaisun välillä. Tässä tarvitaan tutkimuslaitosten ja yritysten vuoropuhelua ja strategisten tavoitteiden yhteensovittamista.

Tutkimustulosten hyödyntämistä ja jopa tutkimustulosten hyödyntämisen vaikutuksia olisi ajateltava jo tutkimusyhteistyön tavoitteita määriteltäessä. Hyödyntäjäyritysten mukanaolo ja aktiivinen osallistuminen projekteihin alusta lähtien auttaa merkittävästi tulosten hyödyntämisessä ja teknologian siirtämisessä tutkimuslaitosten ja yritysten välillä. Kansainvälisten yhteyksien ja yhteistyömuotojen hyödyntäminen on tärkeää kotimaisten aktiviteettien tukena. Kaupallisen menestyksen saavuttamiseksi tarvitaan myös julkisten ja yksityisten rahoittajien sekä muidenkin organisaatioiden tukea.

Tutkimusosaamisen nopea hyödyntäminen ja kaupallistaminen voi tapahtua erilaisten innovaatiotoimintaa tukevien yksityisten ja julkisrahoitteisten organisaatioiden muodostamien verkostojen avulla. Esimerkiksi TEKES tarjoaa yritysten ja tutkimuslaitosten käyttöön keskus-, kotimaan ja ulkomaan yksiköistä muodostuvan kansainvälisen yhteistyöverkoston. Myös TEKESin teknologiaohjelmat muodostavat ajallisesti muuttumia verkostoja ohjelmaan osallistuvien organisaatioiden ja henkilöiden välille.

Toivottavasti tämä teemanumero auttaa omalta osaltaan eri osapuolia hyödyntämään oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset kannattavana liiketoimintana.

Eero Silvennoinen
Tutkimuspäällikkö
Teknologian kehittämiskeskus TEKES
   
Kilpailukykyä oppivilla ja älykkäillä järjestelmillä

TEKES käynnisti yhteistyössä yritysten ja tutkimuslaitosten kanssa syksyllä 1994 nelivuotisen kansallisen teknologiaohjelman, oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset, jossa hankkeita toteutetaan käyttäen hyväksi neurolaskentaa, sumeaa logiikkaa ja geneettistä algoritmeja.

Teknologiaohjelman tavoitteena on tutkimuslaitosten ja yritysten yhteistyönä kehittää liiketoiminnallisesti kannattavia tuotteita tai tuotantomenetelmiä. Ohjelman puitteissa kehitetään osaamista ja luodaan osaamisen siirtoon ja levittämiseen pystyvä verkosto. Ohjelmassa syntyvät tutkimustulokset ovat kansainvälisesti huipputasoista ja siirtyvät tehokkaasti sovelluksiin.

Kansainvälisesti on tunnettua Teknillisen korkeakoulun prosessorien Kohonen ja Oja tutkimus neuroverkkojen osalta. Korkeatasoista sumean logiikan tutkimusta on tehty mm. Oulun yliopistossa, VTT:llä ja Åbo Akademissa. Edellisten lisäksi merkittävät oppivien ja älykkäiden järjestelmien tutkimusryhmät löytyvät mm. Lappeenrannan ja Tampereen teknillisistä korkeakouluista sekä Helsingin, Joensuun ja Jyväskylän yliopistoista. Vaasan yliopiston erikoisalana ovat geneettiset algoritmit. Tutkimushankkeita ohjelmassa on käynnissä viisi ja niihin osallistuu 13 tutkimusryhmää ja noin 40 rahoittavaa yritystä tai liiketoimintayksikköä. Soveltavaan tekniseen tutkimukseen kaudella 1995 myönnetty TEKES-tuki oli 10.8 mmk.

Teknologiaohjelma on saanut hyvän vastaanoton teollisuudessa. Ohjelman sovellusalat ovat tietoliikenne, puunjalostusteollisuus, sähkö- ja elektroniikkateollisuus, metalliteollisuus, energian tuotanto, kemian teollisuus sekä taloudelliset ja lääketieteelliset sovellukset. Kaudella 1995 oli käynnissä yritysryhmä- ja tuotekehityshankkeita yhteensä 21 kappaletta ja niihin osallistui yli 40 yritystä tai liiketoimintayksikköä. Uusia oppivia ja älykkäitä menetelmiä käyttäviä yrityksiä on syntynyt ohjelman aikana kuusi, patentteja on haettu 4 kappaletta ja vastakauppana teknologiansiirtoa käyttäneitä yrityksiä on ohjelmassa kaksi. Kaudelle 1995 myönnetty tuotekehitystuki oli 13.4 mmk ja lainat 1.5 mmk. Lähes kaikki ohjelman hankkeet toteutetaan yritysten ja tutkimuslaitosten yhteistyönä.

Hyödyntämisen tärkeyttä ei voi liikaa painottaa. Tulosten hyödyntäminen uusien tuotteiden tai tuotantomenetelmien avulla on valittu ohjelman tavoitteeksi jo ohjelman käynnistyksen yhteydessä. Uusia tuotteita ja tuotantomenetelmiä ohjelmassa syntyy runsaasti. Kotimaassa lähes kaikilla syntyvillä tuotteilla onkin jo myyntikanava tai hyväksikäyttö osallistuvien yritysten kautta. Uuden tekniikan käyttöönottokynnyksen madaltamiseksi PKT-yrityksille on perustettu Oppivien- ja älykkäiden järjestelmien sovellukset -klinikka. Klinikan kautta PKT-yritys saa suoran kanavan tutkimuslaitosten tai teknologiayritysten asiantuntijoihin, joiden tuella tehdään yrityksen tarvitsema työ. Klinikkaprojektin koko on n. 30.000-100.000 mk ja TEKES-tuki enimmillään 50 %.

Luonnollinen vientikanava uusille tuotteille on osallistuvien yritysten omat ulkomaiset yhteydet. Eurooppalaisia yhteystyömuotoja ovat EU-hankkeet ja työskentely EU:n tukemien teknologiansiirto-organisaatioiden kanssa esim. ERUDIT, jonka keskus sijaitsee Aachenissa, mutta sillä on mm. Suomessa useita solmuja. Ohjelmalla on tiiviit yhteydet ERUDIT-organisaatioon. Ulkomaisen yhteistyökumppanin hakuun sopivia tilaisuuksia ovat esim. Techno Business Forum ja lokakuussa Strasbourgissa ensikertaa järjestettävä MET (marche´ europe´en de la haute technologie) -tilaisuus, jossa suurten eurooppalaisten yritysten tutkimus- ja tuotekehitysjaostojen henkilöt haluavat keskustella yhteistyöstä huippuluokan osaamista tarjoavien pk-yritysten kanssa. Techno Business Form on japanilaisten vastaava vuosittain järjestettävä tilaisuus. Opinnäytetöitä ja julkaisuja on ohjelmasta syntynyt runsaasti. VTT:n tiedotteeseen 1746 Pauli Berg on koonnut toteutustutkimuksia oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset -ohjelman hankkeista. Raporttia voi tilata VTT:ltä. Ohjelman hankkeet ovat osallistuneet aktiivisesti kansainvälisiin konferensseihin esim. EUFIT ja ICANN sekä järjestäneet omia tiedotustilaisuuksiaan esim. TOOLMET. Teknologiaohjelmasta tehdään kevään aikana välievaluointi, jonka tarkoituksena on arvioida ohjelman alkuosan onnistuneisuutta sekä liiketoiminnan että tutkimuksen kannalta. Välievaluoinnin tuloksia käytetään ohjelman suuntaamiseen.

Ossi Taipale
Ohjelmapäällikkö
Taipale Engineering Oy

 Pasi Saarinen, Corintec Oy
Neuroverkot ja sumea logiikka päätöksenteon tukena
Neuroverkkoteknologia ja sumea logiikka on kehitetty prosessiteollisuuden päätöksenteon tukijärjestelmäksi, jossa softsensor -tyyppinen ominaisuus on osoittautunut hyödyllisimmäksi. Sääntöjen, sumean logiikan ja lohkorakenteisuuden liittäminen neuroverkkoon käytännön kokemusten pohjalta antaa lupaavia mahdollisuuksia säätöjen käyttöönottamisessa.

Jean-Peter Ylén ja Pentti Jutila, TKK/Säätötekniikan laboratorio
Itseorganisoituvaa säätöä
Sumea logiikka on lyönyt itseään läpi vaativien teollisuusprosessien säätösovelluksissa. Yhdistämällä neuroverkkoja ja sumeaa päättelyä saadaan sumeita säätimiä, jotka oppivat oikeat säätötoimenpiteet. Tässä artikkelissa tarkastellaan neuroverkoista poikkeavaan oppimismenetelmään perustuvaa itseorganisoituvaa sumeaa säädintä, jota on sovellettu pH:n säätöön ammoniakkipesurilla.

Pekka Ruusunen, Control Software Oy
Tekoäly tulee tehtaaseen
Tekoälyn tutkimiseen panostettiin paljon 1980-luvulla. Maallikoita pelotti, että kohta ihmistä ei tarvita edes ajatustyöhön. Nyt tekoäly on varttunut aikuiseksi ja nimikin on muuttunut: asiantuntijajärjestelmä. Mutta toteuttiko lapsi aikuistuttuaan sille asetetut toiveet? Tutkijan uran sijaan työsarka löytyikin tehtaasta.

Oppivia ja älykkäitä järjestelmiä sovelletaan
TEKES käynnisti syksyllä 1994 vuoteen 1998 jatkuvan kansallisen teknologiaohjelman Oppivien ja älykkäiden järjestelmien sovellukset. Aihe on tämän Automaatioväylän teemana.