LASKENNALLISEN ÄLYKKYYDEN TUTKIMUS
työvuorot, reitit ja ajosarjat sarjaohjelmat pelitekoäly informaatioähky uusia avauksia
YRITYSTEN KILPAILUKYVYN VAHVISTAMINEN
TUTKIMUKSEN TAVOITTEET Tutkimuksen päätavoitteena on kehittää kantava teoriaperusta, viitekehys ja tehokkaita laskennallisia malleja haasteellisten aikataulutusongelmien ja informaation personoinnin ratkaisemiseen. Avainnäkökulmana on laskennallinen älykkyys kompleksin informaation ymmärtämisessä. Päämääränä on korkeatasoisen tutkimuksen ja pitkäaikaisten kumppanuuksien avulla lisätä yritysten ja yhteisöjen kilpailukykyä.
ÄLYKKYYTTÄ TEOLLISUUTEEN JA PALVELUIHIN Tiedon kulun automatisointi ja tiedon saatavuus tuotantoprosessin tai saumattoman palveluketjun eri vaiheissa ilman manuaalisia vaiheita on keskeinen kehityskohde useille yrityksille. Seuraava haaste on luoda järjestelmiä, joissa tieto myös jalostuu eri osatehtävien tarpeisiin. Tällöin tarvitaan älykästä tiedonkäsittelyä, optimointia, ja oppivia järjestelmiä. Teollisuuden ja palvelusektorin ongelmat ovat erittäin haastavia. Niiden ratkaisemiseksi tarvitaan innovatiivisuutta, innokkuutta ja rohkeutta. Laskennallisen älykkyyden menetelmien kehittämisessä ensiarvoisen tärkeää on useiden eri alojen osaajien yhteistyö.
TUTKIMUSMENETELMÄT Tutkimus synnyttää kansainvälisesti uutta tietoa luonnontieteestä nousevien menetelmien käytöstä laskennallisen älykkyyden tukena. Itseorganisoituvat heuristiikat, evoluutioalgoritmit, neurolaskenta ja monimutkaisten sopeutuvien järjestelmien taustalta löytyvät ilmiöt ovat lupaavia lähestymiskulmia tutkimuksen tavoitteiden saavuttamiseen.
TUTKIMUKSEN KOHTEET Työelämän tarpeet ovat moninaiset: tarvitaan joustavia tuotantoprosesseja ja oppivia koneita ja laitteita, joustavia palvelu- ja tuotantoketjuja ja aikatauluhallintaa niin teollisuuden kuin hyvinvoinninkin tarpeisiin. Tutkimuksessa keskitytään erityisesti monimutkaisen tiedon ymmärtämiseen ja jalostamiseen. Tutkimus keskittyy henkilöstön työaikojen ja työvuorojen yksilölliseen optimointiin, reittien, ajosarjojen ja töiden allokoinnin optimointiin, teollisuuden tuotantolinjojen optimointiin, palveluketjujen optimointiin, sekä oppiviin koneisiin.
2
TYÖVUOROT, REITIT JA AJOSARJAT Työaikaergonomia eli työvuorojen sijoittaminen työntekijän hyvinvointia ja jaksamista tukevalla tavalla on yksi suomalaisen työelämän tärkeimmistä kehittämiskohteista.
Työvuorolistojen optimoinnissa tavoitteena on lisätä työhyvinvointia, tehostaa resurssien käyttöä ja vähentää kustannuksia. Optimoinnissa tulee ottaa huomioon työsopimusehdot, operatiiviset rajoitukset ja
henkilökohtaiset toiveet. Lisäksi reittien, ajosarjojen ja töiden allokoinnin optimoinnilla ja paikannusteknologian hyödyntämisellä on selkeä yhteys työvuorosuunnitteluun.
PÄÄTAVOITTEENA ON KEHITTÄÄ ÄLYKKÄITÄ ALGORITMEJA TYÖVUOROLISTOJEN LAADINTAAN JA REITTIEN OPTIMOINTIIN • SAMKin yhteistyökumppaneita ovat mm. Logica Oy, Numeron Oy ja Satakunnan Sairaanhoitopiiri. • Yhteistyössä on mukana tutkijoita mm. Australiasta, Hollannista, Islannista, Norjasta, Puolasta ja Tanskasta. 3
SARJAOHJELMAT Ammattilaisliigojen sarjaohjelmien laadinta on tullut vuosi vuodelta vaikeammaksi ja lähes mahdottomaksi toteuttaa joukkueita tyydyttävällä tavalla.
Hyvällä sarjaohjelmalla on merkittävä vaikutus joukkueiden talouteen. Sarjaohjelmien laatimisessa tavoitteena on ensisijaisesti minimoida perättäisten kotipelien määrää ja kotipelien sijoittamista parhaille mahdollisille viikonpäiville. Liigalla ja joukkueilla on lisäksi kymmeniä/satoja muita rajoituksia ja
toiveita, jotka tulee ottaa huomioon. Ongelman haasteellisuutta kuvaa se, että perustapauksessa liigalle voidaan tehdä 10 potenssiin 100 erilaisia sarjaohjelmaa. Hyvän vaihtoehdon valitsemiseen tarvitaan siten laskennallista älykkyyttä, tehokasta tietokoneohjelmaa ja nopeita tietokoneita.
PÄÄTAVOITTEENA ON KEHITTÄÄ ÄLYKKÄITÄ ALGORITMEJA AMMATTILAISLIIGOJEN SARJAOHJELMIEN LAADINTAAN
• SAMKin yhteistyökumppaneita ovat mm. Jääkiekon SM-liiga Oy ja Jääkiekkoliitto Oy • Yhteistyössä on mukana tutkijoita mm. Argentiinasta, Belgiasta, Brasiliasta, Chilestä ja Saksasta. 4
PELITEKOÄLY Monen pelaajan verkkopelit ovat saavuttaneet suosionsa mm. aidosti käyttäytyvien (ihmisten ohjaamien) pelihahmojen ansiosta. Pelitekoäly tutkimusalueena pyrkii inhimillisen käyttäytymisen laskennalliseen simulointiin.
Pelitekoälyjen kehittämisen keskeinen haaste liittyy tietokoneen ohjaamien pelihahmojen käyttäytymiseen. Jo pienellä kokemuksella pystyy moninpeleissä päättelemään, onko vastassa (tai omassa joukkueessa) ihmisen vai koneen ohjaama hahmo.
On helppoa tehdä täydellinen tai huono vastustaja; uskottava ja viihdyttävä käyttäytyminen on haastavaa. Oppivat järjestelmät tarjoavat uusia mahdollisuuksia viihdyttävämpien pelien tekemiseen.
PÄÄTAVOITTEENA ON KEHITTÄÄ OPPIVIA JÄRJESTELMIÄ INHIMILLISEN KÄYTTÄYTYMISEN MALLINTAMISEEN JA SIMULOINTIIN
• SAMKin yhteistyökumppaneita ovat mm. Kustannusosakeyhtiö Otava ja Satakunnan Kansa • Yhteistyössä on mukana tutkijoita mm. Tampereen teknillisestä yliopistosta ja Turun yliopistosta.
5
INFORMAATIOÄHKY Informaatioähky, eli internetin mukanaan tuoman liiallisen informaation tulva, on merkittävä uhka tietotyötä tekeven ihmisten jaksamiselle.
Tutkimuksen tavoitteena on vähentää informaatiotulvaa ja siten tehostaa työ- tai opiskeluprosesseja. Koska jokaisella käyttäjällä on yksilölliset intressit informaation käytön suhteen, tutkimuksessa keskitytään
mekanismeihin, jotka oppivat yksilöllisesti informaation käytön periaatteita ja siten pystyvät sopeuttamaan informaatiomassat käyttäjän tarpeisiin.
PÄÄTAVOITTEENA ON KEHITTÄÄ OPPIVIA AGENTTEJA SEULOMAAN, JÄSENTÄMÄÄN JA KOHDENTAMAAN INFORMAATIOTA KÄYTTÄJIEN YKSILÖLLISIIN TARPEISIIN
• SAMKin yhteistyökumppaneita ovat mm. Kustannusosakeyhtiö Otava ja Satakunnan Kansa • Yhteistyössä on mukana tutkijoita mm. Tampereen teknillisestä yliopistosta ja Turun yliopistosta.
6
UUSIA AVAUKSIA Tietokoneiden laskentakapasiteetin kasvu, ohjelmistotyökalujen kehittyminen ja edistyneempien matemaattisten menetelmien keksiminen mahdollistavat uusien sovellusalueiden valloittamisen.
• Uutena avauksena analysoidaan nykyisiä tuotantoketjuja ja tuotantolinjoja sekä niiden pullonkauloja ja kehitetään niihin automatisointi- ja logistisia ratkaisuja, jotka yhdistyvät digitalisoiduiksi kokonaisratkaisuiksi.
•Hyvinvointialan kehittäminen työvoimavaltaisena alana edellyttää uusien tuotteiden ja työtapojen käyttöönottoa, palvelun laadun parantamista ja asiakkaan palvelupolkujen selkeyttämistä.
• Tuotantolinjojen optimoinnissa tavoitteena on optimoida koneiden käyttöä, työjonoja sekä väli- ja materiaalivarastoja. Tavoitteena voi olla esimerkiksi kapasiteetin maksimikäyttö tai töiden tekeminen minimiajassa. Kappaletavaratuotanto, abstraktin ja teollisen robotiiikan oppivat ohjausjärjestelmät sekä älykkään näkemisen soveltaminen teollisuuteen ovat mielenkiintoisia tutkimuskohteita.
• Tutkimuksen tavoitteena on tiedon kulun kehittäminen palveluketjun läpi siten, että se saadaan automaattisesti jalostettuna sinne, missä sitä kulloinkin tarvitaan. Mielenkiintoinen tutkimuskohde on terveyskeskusten ja sairaaloiden palveluketjujen tehostaminen ja optimointi, erityisesti asiakkaan liikkuminen palvelupisteeltä toiselle.
LASKENNALLISEN ÄLYKKYYDEN HYÖDYNTÄMISELLÄ ON EDESSÄÄN SUURET KASVUN MAHDOLLISUUDET.
7
TUTKIMUSRYHMÄ
FT Harri Ketamo
Tradenomi Markus Leinonen
Ketamo on erikoistunut oppimisen psykologiaan, itseorganisoituviin järjestelmiin ja pelituotantoon.
Leinonen on erikoistunut ohjelmistotuotantoon.
FL Jari Kyngäs
FT Cimmo Nurmi
Kyngäs on erikoistunut neuroverkkoihin, tilastollisiin menetelmiin, tietorakenteisiin ja ohjelmistotuotantoon.
Nurmi on erikoistunut matemaattiiseen mallintamiseen, itseorganisoituviin heuristiikkoihin ja evoluutioalgoritmeihin.
YHTEYSTIED
OT
etunimi.sukunim i@samk.fi Tiedepuisto 3 28600 PORI
SAMKin tutkimusohjelma on myöntänyt tutkimukselle rahoitusta. Tekes on myöntänyt tutkimukselle EAKR-rahoitusta.