Data science and data securityImage sensors and vision systems

5 min

Peter Schelkens over artificiële intelligentie

“2017 was het jaar waarin algoritmische en hardware-innovaties elkaar vonden in het domein van AI en AR”

Scroll

Peter Schelkens, groepsleider van ETRO, een imec onderzoeksgroep aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB), en expert in multidimensionale signaalverwerking en digitale holografie

2017 was het jaar waarin artificiële intelligentie (AI) en nieuwe weergavetechnologieën zoals augmented reality (AR) doorbraken bij het grote publiek. De AI-hype bereikte een hoogtepunt en is niet meer weg te denken uit het dagelijkse leven, ook al beseffen we dat zelf misschien niet. Denk maar aan de Siri’s van deze wereld, of de persoonlijke aanbevelingen die Google en Netflix je voorschotelen. Er zijn ook al heel wat toestellen op de markt gebracht gebaseerd op nieuwe displaytechnieken. Microsoft’s HoloLens, bijvoorbeeld, brengt AR naar onze huiskamer. De meeste commerciële producten zijn wel nog duur en moeten zich nog bewijzen voorbij het gadget-niveau, maar het besef is alvast doorgedrongen. 

Ook imec laat zich niet onbetuigd in deze materie. Zo onderzoeken we in de afdelingen neurochirurgie en orthopedische chirurgie in UZ Jette de introductie van AR-brillen tijdens operaties, zodat chirurgen over bijkomende patiëntinformatie beschikken hebben tijdens de operatie. Deze wordt rechtstreeks geprojecteerd op het lichaam van de patiënt. In het Europese project TherapyLens wordt deze technologie geïntroduceerd in revalidatietherapie. Samen met Holst Centre hebben we recent ook een nieuwe sensortechnologie  gepresenteerd die oogbewegingen volgen in real time. De zelflerende neuromorfe chip  van imec gooide dan weer hoge ogen tijdens het Imec Technology Forum (ITF), niet alleen vanwege zijn grote rekenkracht, maar ook door de erg lage energieconsumptie. De imec Cell Sorter chip, tenslotte, combineert beide technologieën – met, enerzijds, de holografische beeldverwerking nodig voor detectie van de cellen op de chip, en anderzijds AI om de cellen juist te classificeren. De unieke kracht van imec is precies dat we toegang hebben tot expertise in alle mogelijke applicatiedomeinen.

cell sorter

Liesbet Lagae, Programmadirecteur Life Science Technologies bij imec, met de Cell Sorter chip. In 2014 ontving ze voor dit onderzoek een ERC-beurs.

Het maakbare brein

Van groot belang voor de micro-elektronica is de recente vooruitgang in neuromorphic computing. Onze hersenen zijn de perfecte computers om patronen te herkennen en om te gaan met zintuiglijke informatie. Neuromorfe chips gaan de uitdaging aan om de complexiteit van zo’n neuraal netwerk na te bootsen in een zogenaamd ‘diep neuraal netwerk’, en dat alles op een energiezuinige manier. Het ultieme doel is om een topologie neer te zetten die de werking van neuronen simuleert zoals bij deep learning software. Dergelijke architectuur kan dan in een chip geïntegreerd worden voor uiteindelijke implementatie in sensoren en AI-toepassingen. Imec heeft al een mooie stap gezet met de chip die op ITF gepresenteerd werd. Deze zelflerende chip was in staat op een energie-efficiënte manier muziek te componeren. We kunnen hierin echt een voorloperrol spelen.

De voorzet is dus gegeven, maar we hebben nog lang geen hersenen in silicium nagemaakt. De diepe neurale netwerken simuleren immers slechts een deel van de hersenactiviteit. Ze baseren zich op het visuele deel van dataprocessing en modeleren het als een sequentieel pad van de ogen naar de visuele cortex waar de informatie verwerkt wordt. In realiteit gebeurt dit uiteraard niet sequentieel. Het is duidelijk dat vooruitgang in dit domein samengaat met een beter inzicht in hoe de hersenen werken. Bovendien zijn de huidige neuromorfe systemen nog steeds erg algoritmisch bepaald en missen de menselijke creativiteit, emoties of beslissingsvermogen bij morele beslissingen. Hoewel de innovaties langzaamaan plaatsvinden, moeten we ondertussen leren met de beperkingen van AI om te gaan en tegelijkertijd ethische en maatschappelijke overwegingen aankaarten.

Het beste van twee werelden

Met innovaties in optica en fotonica, is de stap naar miniaturisatie in AR wel gezet. Technologieën zoals freeform optiek en optische golfgeleiders hebben van head-mounted displays al compacte weergavetoestellen gemaakt. Die miniaturisatie zal zich verderzetten, maar net zoals in AI moet de integratie van de hardware en software de technologieën op een hoger niveau brengen. En laat 2017 nu net hét jaar zijn waarin ontwikkelingen op algoritmisch niveau en innovaties in hardware elkaar vonden. 

De eens gescheiden werelden hebben nu nood aan co-optimalisatie om de volgende generatie van innovatieve producten mogelijk te maken. Met expertise in beide werelden is imec de ideale speler om dit te bewerkstelligen.

Integratie wordt ook een belangrijke drijfveer bij het omgaan met de grote hoeveelheden data die de nieuwe weergavetechnieken met zich meebrengen. Een 4K 3D-display met 100 kijkhoeken moet al 800 miljoen pixels aansturen en voor holografische displays –afhankelijk van het ondersteunde angulaire gezichtsveld– zelfs grootteordes meer. Al deze informatie moet juist, efficiënt en met zeer beperkte latentietijd aankomen op een display. Om dit goed te doen hebben we niet alleen vooruitgang nodig in de signaalverwerking, maar ook in de displaytechnologie zelf. Men kan bijvoorbeeld veronderstellingen aangaan over hoe een persoon zich in de virtuele omgeving beweegt en waar zijn blik naartoe zal gaan, en dan enkel data aanleveren voor die kijkhoeken. Light-field technologieën, die licht in een bepaalde richting uitsturen door middel van een lenssysteem en waarvoor reeds de eerste commerciële producten aangeboden worden, zullen hoogstwaarschijnlijk een opstap vormen naar holografische technologieën.

Vertaling naar industriële toepassingen

Hoe veelbelovend de AI-technologie ook is, integratie in de industrie vraagt een grote interne reorganisatie van bedrijven. 80% van de middelen zal besteed worden om de kwaliteit van hun data op een niveau te brengen dat geschikt is om in een deep learning netwerk te injecteren. Interne bedrijfsprocessen moeten daarop afgestemd worden. Bedrijven zullen een data officer in dienst moeten nemen om zich volledig om te vormen tot een data farm om alle gegenereerde data op een ordentelijke manier te organiseren. Dit wordt sowieso al een vereiste gezien de General Data Protection Regulation (GDPR) problematiek. Elk bedrijf zal daarom afzonderlijk de afweging moeten maken of het die investering waard is in verhouding tot de gegenereerde performantiewinst en verbeterde waardepropositie voor haar producten. 

Anders is het voor AR. Deze technologie is nu al matuur genoeg om in een bedrijf mee aan de slag te kunnen en zal voor de sector van manufacturing en onderhoud aan belang winnen. Een mooie illustratie hiervan is het imec.icon ARIA-project , waarbij AR ingezet wordt om onderhoudstaken uit te voeren. We werken hiervoor samen met het chemische bedrijf Evonik in de haven van Antwerpen. Daar werken we aan een oplossing waarbij technici een AR-bril aangereikt krijgen die digitale informatie als een extra niveau op de werkelijkheid projecteert. Door daarenboven diepe neurale netwerken te gebruiken zijn we erin geslaagd objecten in deze gespecialiseerde industriële omgeving te herkennen. Zo kunnen we stap voor stap instructies tonen tijdens het uitvoeren van een onderhoudstaak aan de installaties, met inachtneming van de bijhorende veiligheidsprocedures. Deze strategie verhoogt de efficiëntie in het bedrijf door de opleidingstijd danig te verminderen en toch doorlopende ondersteuning te voorzien. Het ARIA-project werpt een blik op de toekomst waarbij integratie van AI en AR in de industrie het verschil kan maken. Het onderstreept ook de rol van imec in deze revolutie; wij zijn uniek gepositioneerd om de nodige expertise bijeen te brengen. 

 

Meer weten?

  • Lees meer over ARIA (Augmented Reality for Industrial Maintenance Procedures) en TherapyLens (Augmented Reality in Rehabilitation)
  • Lees het persbericht over de nieuwe sensortechnologie  die oogbewegingen volgt in real time. 
  • Lees het persbericht over imecs neuromorphic chip

Biografie Peter Schelkens

Peter Schelkens is verbonden aan de vakgroep Electronica en Informatica (ETRO) een geaffilieerde onderzoeksgroep van imec aan de Vrije Universiteit Brussel (VUB). Zijn onderzoeksgebied is multidimensionele signaalverwerking met een focus op interdisciplinair onderzoek. In 2014 ontving hij een EU ERC Consolidator Grant voor onderzoek in het domein van de digitale holografie. Hij is tevens lid van het ISO/IEC JTC1/SC29/WG1 (JPEG) standaardisatie-comité waar hij o.a. de recente standaardisatie-activiteit JPEG PLENO, gericht op light field, holografie en point cloud technologieën, leidt. Peter Schelkens is associate editor van IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology en Signal Processing: Image Communication. 

 

Deze website maakt gebruik van cookies met als enige doel het analyseren van surfgedrag, zonder enige commerciële insteek. Lees er hier meer over.

Accepteer cookies