Kohti tekoälyn kesää?

Blogit
Hannamaija Tuovila,
Heikki Ailisto

Digitalisaatiolla odotetaan olevan tärkeä rooli hiilineutraalisuuden saavuttamisessa EU:ssa vuoteen 2050 mennessä. Lunastaako tekoäly odotukset vihreän siirtymän edistämisessä? 

Ilmastonmuutos, ylikulutus, luonnon monimuotoisuuden kato… Kevyet eivät ole teemat tutkijan pöydällä. Erilaisia keskusteluja, tutkimusraportteja ja webinaareja seuratessa nousee suuri suru maapallon tulevaisuudesta, ja samalla kalvaa syyllisyys siitä, että on kuluttajana myös myötävaikuttanut kriisin syntyyn. Kun ahdistus nousee työpäivän aikana liian korkealle, yritän muistaa olla kiitollinen siitä, että saan työskennellä organisaatiossa, jossa globaalien haasteiden ratkaiseminen yhdessä asiakkaiden kanssa on koko toiminnan lähtökohtana. Tutkimuksella ja kehityksellä on merkittävä rooli ilmastonmuutoksen hidastamisessa.

EU on asettanut tavoitteet hiilineutraalisuudesta vuodelle 2050 ja Suomi vuodelle 2035. Puhutaan kaksoissiirtymästä, eli siirtymisestä digitaaliseen ja ilmastoneutraaliin Eurooppaan. Aikaa ei ole hukattavaksi, joten kysymys kuuluu – miten nopeutamme vihreää siirtymää teknologian avulla? Suurin digitalisaatiohypetys viime vuosina on tapahtunut tekoälyn ympärillä, miten siis tekoäly voi auttaa tämän globaalin kriisin ratkaisemisessa? Otan pohdintaan mukaan VTT kollegan, Suomen tekoälykeskus FCAI:n johtoryhmän jäsenen ja tekoälyn tutkimusprofessorin Heikki Ailiston.

Heikki, miten sinä näet tekoälyn roolin EU:n ilmastotoimissa?

Jo EU:n kestävää kehitystä painottava Horizon Europe -rahoitusohjelma osoittaa, että tekoäly on läpileikkaavana siellä kaikessa mukana. Tämä ohjelma on erittäin hyvä ja iso askel, koska se tuo tutkijat näiden globaalien ongelmien ääreen sekä kehottaa hyödyntämään tekoälyä. Ennen kaikkea, näen tekoälymenetelmät mahdollistavana teknologiana.

Missä tekoälystä sitten on erityisesti hyötyä, kun mietitään ilmastonmuutoksen hidastamista?

Yksi konkreettinen alue, jota pidän itse tosi tärkeänä ja vaikuttavana, on energiajärjestelmän murros. Kun siirrytään hyödyntämään tuulta ja aurinkoa, syntyy energiajärjestelmälle suuria paineita, koska tuotanto vaihtelee säätilojen mukaan ja myös kulutus elää omaa elämäänsä. Energiajärjestelmän säätömenetelmissä tarvitaan tekoälyyn perustuvaa ennakointia ja optimointia: milloin sähköä on parasta missäkin tuottaa, miten sitä varastoidaan, miten kulutusjoustoja toteutetaan ja miten hinnoittelut menevät, jotta voidaan varmistaa ympäristöystävällinen ja kestävä sähkö.

Toinen tärkeä alue on ympäristön ja ilmaston mallintaminen: sääennusteet ja pidemmän aikavälin ilmastomallit käyttävät tekoälyn menetelmiä. Metsävarojen ja luonnonvarojen kartoitus, joka tapahtuu satelliittien ilmakuvia sekä erilaisten tutka- ja spektrikuvia hyödyntämällä, mahdollistaa maankäytön ohjausta ja voi esimerkiksi paljastaa laittomia hakkuita.

Lisäksi älykäs kaupunki ja älykäs liikkuvuus ovat teemoja, joista on pitkään puhuttu ja joiden parissa paljon on myös tapahtunut. Rakennusten energian käyttö ja ihmisten liikkuvuus edustavat isoa osaa kaikesta maailman kulutuksesta – tekoälyn avulla tästä voidaan tehdä kestävämpää. Myös liikennejärjestelmien optimointi vaatii älykästä ohjausta, säätöä ja ennakointia. Nämä ovat juuri niitä alueita, joissa tekoälymenetelmät voivat auttaa. 

Paljon siis jo tehdään – entä  nousevat alueet, joilla tulee olemaan suuri merkitys ilmastonmuutoksen hillinnässä, miten ne hyötyvät tekoälystä?

Kiertotalous on vahvasti nouseva alue ja sieltä löytyy isoja mahdollisuuksia. Nopeaakin edistystä voisi olla mahdollista saada jopa suhteellisen pienillä panostuksilla. Kiertotalous järjestelmänä on hyvin analoginen energiajärjestelmään – ennakointi ja optimointi siinä, miten materiaalit kiertävät ja missä niistä on eniten hyötyä. Logistiikka on myös suuri osa tätä järjestelmää ja sen optimoinnissa tekoälystä on paljon hyötyä. Lisäksi tekoäly voi auttaa yksityiskohdissa; esimerkiksi konenäköä hyödyntämällä voidaan tunnistaa eri kuituja tekstiilistä ja helpottaa materiaalien kierrätystä. Kiertotalouteen liittyy vahvasti myös materiaalisuunnittelu - VTT:n ProperTune ei hukkaa aikaa, vaan nopeuttaa kiertotalouteen sopivien materiaalien suunnittelua tekoälyn avulla. Myös startup-yritys Betolar hyödyntää tekoälyä mallintamalla lopputulosta ja nopeuttamalla näin tuotekehitystään kehittäessään sivuvirroista korvaavia raaka-aineita sementille.

Toinen kiinnostava alue on uudenlainen kestävä ruoantuotanto, jossa VTT on yksi johtavista tutkimuslaitoksista. Tästä olisi hyvä käydä keskustelua – mitkä olisivat tekoälyn mahdollisuudet siellä? Tekoälyllä voisi mallintaa, ennakoida ja tehdä päätöksiä siitä mitä kannattaa kokeilla. Ohjataan ensin koeprosesseja ja sitten niitä tuotantoprosesseja. 

Mutta entä sitten tekoälyn vihreys? Valtavien datamäärien pyörittäminen vaatii niin paljon energiaa, että tekoälyratkaisujen ekologinen kestävyys nousee suureksi haasteeksi. Heikki, miten tätä asiaa voidaan ratkaista?

Yksi tärkeä asia on sellaisten menetelmien tutkiminen, joissa energiankulutus on vähäisempää. Tekoälykeskus FCAI:n yksi tavoite on datatehokas tekoäly, eli sitä kautta energiatehokas tekoäly. Tärkeää on myös valita käyttöönotossa sellaisia menetelmiä, jotka eivät ole liian massiivisia. Koneoppimisessa on vähän liikaakin innostuttu tehokkaimmista prosessoreista ja pyritään käyttämään tavallaan karkeita menetelmiä, jotka pyrkivät laskentavoimalla ja datan määrällä ratkaisemaan asioita. Pitäisi olla kriittinen, että mitä tarvitaan oikeasti ja milloin joitakin ratkaisuja voidaan korvata fiksummilla menetelmillä. Jos suomalaiset tutkimusryhmät pystyvät tuottamaan tämän kaltaisia energiatehokkaita ratkaisuja, se antaa Suomelle merkittävää kilpailukykyä ja vientimahdollisuuksia.

Myös vasta julkaistun Tekoäly 4.0 väliraportin mukaan Suomella on tärkeä rooli viedä maailmalle eettistä ja vihreää tekoälyä, ja näin edistää kestävän kehityksen tavoitteita. Mahdollisuuksia on paljon - mitä pitäisi siis tehdä?

Nykyään melkein kaikilla yrityksillä on strategiaan kirjattu kestävän kehityksen arvoja hyvinkin vahvasti.  Dialogin ja ratkaisujen hakemisen valmius on yrityspuolella nyt suuri. Rohkaisisin siis tutkimusyhteisöä ja yrityksiä yhteisten mahdollisuuksien hakemiseen!

Heikki sen sanoi - nyt siis viimeistään on käärittävä hihat ja kehitettävä tekoälyn avulla kestävää kilpailukykyä Suomelle. Toivottavasti edessä ei enää siinnä uutta tekoälytalvea, vaan siirrymme seuraavaksi tekoälyn kesään, jossa ratkaisut on valjastettu vihreän kasvun rakentamiseen.

 

Mitä mahdollisuuksia tekoäly tarjoaa älykkäämmän ja vihreämmän liikkumisen mahdollistamisessa? Tule kuulolle FCAI:n Industry & Society webinaariin 20.5.2021 klo 13-15: https://fcai.fi/calendar/2021/5/20/ai-for-sustainability
 

Webinaaribanneri_AI for Sustainability
Jaa
Hannamaija Tuovila

Hannamaija Tuovila

Research Scientist
Heikki Ailisto

Heikki Ailisto

Research Professor
Tutkimusosaaminen