Tulevaisuuden koneiden ennustava simulointi ja säätö

Projektin päätavoitteena on luoda tekoälyn ja teholaskennan yhdistelmään perustuva uudenlainen tapa ohjata koneita. Teholaskennassa hyödynnetään reaaliaikaa nopeampaa simulointia, joka mahdollistaa käyttäytymisen ennakoinnin suurelle määrälle liikeskenaarioita. Näin voidaan analysoida joukko mahdollisia toimintoja ja valita niistä optimaalisin. Sopivimman toiminnan ja liikkeen valinta toteutetaan tekoälyn avulla. Näin koneille luodaan ”tietoisuus”, jonka avulla se pystyy ymmärtämään liikeisiin ja toimintaan liittyviä syy-seuraussuhteita.

Toiminnallisten koneiden tulevaisuuden haasteina ovat automaatiotason nosto ja kehitys kohti itsenäisesti toimivia koneita. Liikkuvien työkoneiden alalla nämä haasteet ovat vaikeasti toteutettavissa, koska koneiden toimintaympäristö on monimutkainen ja lisäksi muuttuu koneen toiminnan seurauksena. Hanke vastaa tähän haasteeseen. Hankeen tulosten avulla luodaan liikkuville työkoneille älykkäitä ja mukautuvia automatisoituja toimintoja. Lisäksi hankkeen tuloksia hyödynnetään kehitettäessä etäohjattuja sekä täysin autonomisia työkoneita, jotka pystyvät toteuttamaan työtehtäviä itsenäisesti monimukaisessa ja muuttuvassa ympäristössä.

Hanke koostuu kahdesta tutkimushaasteesta ja lippulaivaprojektista. Tutkimushaasteet ovat ”simulointiavusteinen ennustava ohjaus” ja ”500 kertaa reaaliaikaa nopeampi laskenta”. Nämä kaksi tutkimushaastetta ratkaistaan neljällä – kuudella tehtävällä. Hankkeen lippulaivaprojektissa yhdistetään tutkimushaasteista saatu osaaminen ”automatisoitu kaivinkone”-tapaukseen. Lippulaivaprojektissa testataan virtuaalisesti automaattisen kaivinkoneen toimintaa. Käytännössä virtuaalinen testaus toteutetaan SIM Studiossa, joka sijaitsee Lappeenrannassa.

Hanke toteutetaan Lappeenrannan teknillisen yliopiston ja Aalto-yliopiston välisenä yhteistyönä. Aalto-yliopistosta hankkeeseen osallistuu professori Perttu Hämäläinen ja hänen tutkimusryhmänsä. Professori Hämäläinen on pelitekniikan professori ja erikoistunut pelihahmojen tekoälypohjaiseen ohjaukseen. Hankkeessa professori Hämäläisen kehittämää tekoälyyn pohjautuvaa ennustavaa liikealgoritmia sovelletaan koneiden autonomisten liikkeiden kehittämiseen. Tätä varten luodaan reaaliaikaa nopeampi simulointimalli, joka pystyy ennustamaan tarkasti ja laskentatehokkaasti monimutkaisten koneiden toimintaa. Tästä hankkeen osa-alueesta on vastuussa professori Aki Mikkola. Mikkola on kansainvälisesti tunnettu monikappaledynamiikan tutkija, ja hän on julkaissut alalta yli 80 korkeatasoista tiedelehtiartikkelia.