Osmdesát výzkumných i průmyslových odborníků na robotiku a průmyslovou umělou inteligenci (AI) z obou stran Atlantiku se minulý týden sešlo v Českém institutu informatiky, robotiky a kybernetiky Českého vysokého učení technického v Praze (CIIRC ČVUT) na US-EU workshopu a diskutovalo o tom, co bude pro průmyslovou výrobu v příštím desetiletí určující z hlediska vědeckého a technologického vývoje. Akce byla organizována v úzké spolupráci tří celosvětově uznávaných osobností, prof. Růženy Bajcsy z University Berkeley, prof. Wolfganga Wahlstera z DFKI, a prof. Vladimíra Maříka z CIIRC ČVUT. Při této příležitosti byly také prof. Růženě Bajcsy uděleny dvě pamětní medaile. Jaká jsou hlavní zjištění, která ovlivní průmysl, a kam se bude ubírat výzkum a vývoj v robotice a výrobě v blízké budoucnosti?
Myšlenka uspořádat takovou akci v Praze zrála několik posledních let, ale kvůli covidu nemohla být realizována. Hlavní hybatelkou tohoto setkání byla prof. Růžena Bajcsy, legenda v oblasti robotiky a umělé inteligence s více než šedesátiletou bohatou vědeckou kariérou v USA. „Narodila jsem se v Bratislavě v době Československa, takže cítím spřízněnost s technologickým rozvojem tohoto regionu,“ vysvětluje prof. Bajcsy a pokračuje: „Je to již 30 let, co se obě země těší z demokracie. Mým záměrem tohoto workshopu bylo přiblížit Čechům a Slovákům a také EU to, co se děje v USA a naopak, a to v kontextu nového technologického vývoje dotýkajícího se výroby.“
Prof. Bajcsy upozornila, že užší průnik robotiky a výroby v agendě Průmyslu 4.0 by celou oblast jen posílil. Její slova potvrdil také prof. Wolfgang Wahlster, který je jedním ze tří německých „otců-zakladatelů“, kteří před deseti lety definovali pojem Průmysl 4.0 (resp. Industrie 4.0), zakladatel a hlavní výkonný poradce v DFKI – Německém výzkumném centru pro umělou inteligenci. Prof. Wahlster dodává: „Workshop byl velmi aktuální, protože po jedné dekádě Industrie 4.0 jsme museli identifikovat hlavní výzvy pro druhou dekádu čtvrté průmyslové revoluce, která má před sebou ještě dlouhou cestu. Identifikovali jsme potřebu end-to-end výrobních testbedů, tedy experimentálních laboratoří, které by měly podporovat také distribuovanou výrobu, tak jak ji například vyvíjíme ve spolupráci s našimi českými partnery v rámci centra RICAIP.“
Dalším důležitým tématem pro mezinárodní spolupráci je standardizace a certifikace hardwarových a softwarových komponent jakož i architektur a komunikačních protokolů pro Průmysl 4.0, aby byla zajištěna sémantická interoperabilita. Standardizaci a certifikaci lze provádět pouze na mezinárodní úrovni, aby se prokázalo, že systémy fungují správně. Velmi důležitá je také kybernetická bezpečnost, protože výroba a průmysl jsou na vrcholu seznamu hackerských útoků a počítačové kriminality.
„Kromě toho potřebujeme srovnávací kritéria a měřítka pro hodnocení operačních systémů a softwarových platforem pro implementaci chytrých továren v paradigmatu Průmyslu 4.0, protože se ukázalo, že existuje několik konkurenčních přístupů a průmysl potřebuje určitá vodítka ohledně toho, které systémy nejlépe splňují jeho potřeby,“ uvádí profesor Wahlster a zdůrazňuje: „K posílení odolnosti řešení podle principů Průmyslu 4.0 je třeba využít trendy průmyslové umělé inteligence, 5G v továrních provozech, jakož i edge, fog , cloud a sky computing.“
Na světě je podle Siemens nyní více než 50 miliard připojených zařízení, takže moderní sítě musí nést obrovskou zátěž. Zatímco cloud nebo edge computing jsou již v průmyslu běžné a řeší problémy s latencí, sky i fog computing přinášejí novou dimenzi uvažování o datech. Sky computing je nový výpočetní model nad cloudovými platformami, jehož cílem je vytvořit rozsáhlé distribuované infrastruktury a umožnit interoperabilitu mezi cloudy vyžadující velký výpočetní výkon. Fog představuje decentralizovanou alternativu cloudu, ve které jsou data, úložiště a aplikace umístěny někde mezi zdrojem dat a cloudem.
Přednášející na workshopu několikrát zmínili, že největšího postupného pokroku bylo dosaženo s využitím strojového učení jako schopnosti rozpoznávat objekty v reálném čase v provozu. Dalším trendem, který byl identifikován, je kombinace strojového učení založeného na datech s inženýrskými znalostmi zakódovanými v digitálních dvojčatech. Inovátoři se také mají více zaměřovat na vzdálenou údržbu a opravy na dálku. To je opravdu důležitý problém pro průmysl zejména v jakýchkoli nouzových situacích, jak se ukázalo během kovidové krize, za válečných stavů nebo u přírodních katastrof, kde jsou často na dodavatelské řetězce vytvářeny i politické tlaky.
Diskuse ukázaly, že pro další zavádění nových přístupů budou důležité nové obchodní modely. Na rozdíl od prostého nákupu stroje nebo licence se inovativní obchodní modely odvíjejí od výkonu nebo využití strojů. „To už některé firmy dělají, například v Německu – neplatíte za stroj, ale za úkoly, které stroj provádí, jako je třeba vrtání určitého počtu otvorů,“ popisuje prof. Wahlster již existující praxi v inovativních podnicích. Poskytovatelé strojů zajišťují kompletní servis stroje, takže cena se odvíjí od efektu, kterého stroj dosahuje. To vyžaduje zcela nové myšlení managementu v duchu podnikatelské informatiky („business informatics“).
A konečně hybridní týmy pracovníků a kolaborativních robotů s různými sadami dovedností umožní novou formu týmové robotiky pro složité výrobní úkoly. Ruku v ruce s tímto vývojem se kolaborativní roboty dostávají do nové dimenze, jako jsou dvouramenné roboty nebo mobilní roboty, které nejsou fixovány na jednu pozici lidského pracovníka. Týmová robotika se dvěma nebo třemi roboty pracujícími společně s týmem lidí je velmi důležitým trendem, který se bude prosazovat zejména v automobilové výrobě.
Prof. Vladimír Mařík, vědecký ředitel CIIRC ČVUT, uvedl, že průmysl a inteligentní výroba je široké téma. Tato skutečnost se promítla i do výběru řečníků, kteří přijeli z americké Kalifornie, Georgie, Illinois nebo Severní Karolíny, ale i z evropských zemí, jako je Německo, Slovensko nebo Španělsko. „Provádíme výzkum v některých oblastech a podobný výzkum dělají i týmy například v USA, Německu nebo Baskicku. Možná mluvíme trochu jinými jazyky a používáme různé přístupy, ale strojové učení, umělá inteligence, digitální dvojčata, senzorika, operační systémy pro Průmysl 4.0, datové služby a datové prostory zůstávají v centru pozornosti celé komunity,“ zarámuje tuto rozmanitost Prof. Mařík a pokračuje: „Právě jsme otevřeli dveře pro mnohem širší spolupráci s využitím zázemí, které například CIIRC ČVUT a DFKI mohou nabídnout v rámci centra RICAIP a které je otevřené jakékoli mezinárodní spolupráci s evropskými a americkými univerzitami a organizacemi.”
Prof. Wahlster dodal, že již existující spolupracující distribuované testbedy v České republice – v Praze, Brně a Ostravě – a Německu by nyní mohly být rozšířeny o Španělsko a další evropské země. „Bylo by skvělé rozšířit tuto spolupráci také do Spojených států,“ říká prof. Wahlster. „Řada amerických univerzit má podobná zařízení, ale mnohé ne. Síť experimentálních výrobních zařízení je docela působivá a mnohé americké akademické laboratoře by ji mohly závidět,“ zdůrazňuje prof. Bajcsy. Z jejího pohledu by to mohla být motivace pro spolupráci mezi USA a EU, která by mohla usnadnit americkým studentům přijet do Prahy a provádět zde některé společné, a přitom průzkumné experimenty v kontextu principů Průmyslu 4.0. „Tento přístup by mohl být pro obě strany oboustranně výhodný a doufám, že se jím v brzké době budeme zabývat,“ plánuje prof. Bajcsy.
První transatlantický workshop o AI ve výrobě byl uspořádán za podpory National Science Foundation (NSF), nezávislé federální agentury založené Kongresem USA, a ekosystému RICAIP, CIIRC CTU a Národního centra Průmyslu 4.0 s podporou evropské iniciativy CLAIRE.
