Σε μια εποχή όπου η τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ) αλλάζει ραγδαία την καθημερινότητά μας, από τις εφαρμογές στα κινητά έως την ιατρική, τη βιομηχανία και την ενέργεια, η ερευνητική ομάδα INSANE (Intelligent Science and Engineering) του Ινστιτούτου Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών του ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος επιδιώκει κάτι διαφορετικό: την ανάπτυξη TN που είναι ανθρωποκεντρική, αξιοποιεί και ενισχύει τη γνώση, ενώ είναι ενεργειακά αποδοτική και προσβάσιμη σε όλους.
Αν κάποιος μιλούσε σήμερα μαζί μας και αργότερα το διηγούνταν σε φίλους του, θα θέλαμε να κρατήσει ένα πράγμα: ότι αναπτύσσουμε TN που δεν χρειάζεται υπερυπολογιστές, δεν απαιτεί τεράστιες ποσότητες δεδομένων, υποβοηθά επιστήμονες και μηχανικούς σε όλο το εύρος των εργασιών τους, και μπορεί να «τρέξει» ακόμα και από ένα απλό λάπτοπ. Τα συστήματά μας χτίζονται πάνω στη γνώση του φυσικού κόσμου, στους νόμους της φυσικής, στους κανόνες της μηχανικής, στη λογική και στην εμπειρία των επιστημόνων μας. Η INSANE αποτελείται σήμερα από τρεις ερευνητές, τέσσερις υποψήφιους διδάκτορες και βρίσκεται στο σταυροδρόμι της TN και των φυσικών επιστημών.
Η φιλοσοφία μας είναι ότι η TN δεν πρέπει να λειτουργεί ως «μαύρο κουτί» που το μόνο που βλέπει είναι δεδομένα, αλλά ως ένα εργαλείο που «κατανοεί» τον κόσμο μέσα από τους νόμους που τον διέπουν, δίνοντας αποτελέσματα ερμηνεύσιμα και κατανοητά από τον άνθρωπο. Συνεπώς, στο επίκεντρο της δουλειάς μας βρίσκεται η ανάπτυξη μικρών, εξηγήσιμων και ενεργειακά φειδωλών μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ερευνητικά εργαστήρια, στη βιομηχανία, στην καινοτομία, αλλά και από κάθε νέο επιστήμονα που διαθέτει έναν φορητό υπολογιστή.
Μία από τις βασικές κατευθύνσεις της ομάδας είναι η ανάπτυξη εργαλείων που βοηθούν τους επιστήμονες να διαχειριστούν τον τεράστιο όγκο επιστημονικής πληροφορίας που παράγεται καθημερινά. Κάθε ημέρα δημοσιεύονται χιλιάδες επιστημονικά άρθρα, συλλέγονται εντυπωσιακοί όγκοι δεδομένων και αναπτύσσεται πληθώρα υπολογιστικών εργαλείων, με ρυθμό που κανείς άνθρωπος δεν μπορεί να παρακολουθήσει. Για αυτό αναπτύσσουμε αλγορίθμους επεξεργασίας φυσικής γλώσσας που «διαβάζουν» αυτόματα δημοσιεύσεις, εντοπίζουν σημαντικές πληροφορίες και τις οργανώνουν.
Στόχος μας είναι η ΤΝ να λειτουργεί ως βοηθός, απελευθερώνοντας χρόνο από τη χρονοβόρα αναζήτηση και ταξινόμηση, χωρίς να στερεί την τελική απόφαση και κριτική σκέψη από τον ειδικό. Επίσης, η ομάδα ασχολείται με το πώς συστήματα στην αιχμή της τεχνολογίας (όπως αυτά της παραγωγικής ΤΝ – GenAI) μπορούν να ενσωματώνουν ρητή ανθρώπινη γνώση, αλλά και να κατευθύνονται και να περιορίζονται από τον άνθρωπο με τρόπο εύκολο και αποδοτικό. Αλλες διαστάσεις της ερευνητικής δράσης, αφορούν τη μελέτη, ανάπτυξη και βελτιστοποίηση νέων υλικών και κατασκευών με τη βοήθεια ευφυών υπολογιστικών εργαλείων. Για τα υλικά, παραδοσιακά, για να κατανοήσει κανείς τη συμπεριφορά ενός νέου υλικού απαιτούνταν δεκάδες πειράματα, συχνά χρονοβόρα και ακριβά.
Εμείς αναπτύσσουμε μοντέλα τεχνητής νοημοσύνης που ενσωματώνουν φυσικούς νόμους, όπως εξισώσεις θερμότητας, μηχανικής και ροών, ώστε να μπορούμε να προβλέψουμε ιδιότητες υλικών με ελάχιστα δεδομένα.
Με αυτή την προσέγγιση δουλεύουμε, μεταξύ άλλων, σε εφαρμογές περιβαλλοντικές (π.χ. η ανάπτυξη μεμβρανών για φιλτράρισμα διοξειδίου του άνθρακα, ή βιοϋλικών για εφαρμογές ενέργειας), κατασκευαστικές (έρευνα ελαφρών σύνθετων υλικών για νέα είδη κατασκευών) αλλά και ιατρικές (π.χ. μελέτη αλληλεπίδρασης ιστών με ιατρικά εργαλεία). Για τον σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση πραγματικών κατασκευών, εργαζόμαστε σε πληθώρα εφαρμογών από τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα έως αυτόνομα σκάφη. Συμμετέχουμε -ενδεικτικά- στον σχεδιασμό αυτόνομων σκαφών για καθαρισμό θαλάσσιων επιφανειών, σε λύσεις για αυτόνομη πλοήγηση και σε τεχνολογίες γρήγορης ανάπτυξης νέων γεωμετριών μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης (3D printing).
Με τη χρήση ενεργειακά αποδοτικών αλγορίθμων μπορούμε να βρούμε πολύ αποδοτικά σχέδια για ό,τι χρειάζεται να φτιάξουμε, χωρίς την ανάγκη πολλών δοκιμών και μεγάλου προϋπολογισμού. Το έργο μας απευθύνεται σε ένα ευρύ φάσμα κοινού. Στην ερευνητική κοινότητα προσφέρουμε εργαλεία που μειώνουν το κόστος συλλογής δεδομένων και τον χρόνο ανάλυσης. Στη βιομηχανία προσφέρουμε εξειδικευμένες λύσεις που μπορούν να εφαρμοστούν άμεσα με χαμηλό ενεργειακό αποτύπωμα.
Και προς τους νέους επιστήμονες θέλουμε να περάσουμε το μήνυμα ότι η τεχνητή νοημοσύνη δεν είναι αποκλειστικότητα μεγάλων εταιρειών· μπορεί κανείς να την αναπτύξει και να την αξιοποιήσει εδώ, στην Ελλάδα, μέσα από μικρές ομάδες με μεγάλα οράματα. Αυτό που μας διαφοροποιεί στην Ελλάδα και διεθνώς είναι ότι αναπτύσσουμε τεχνητή νοημοσύνη που δεν χρειάζεται τεράστιες υπολογιστικές υποδομές, μπορεί να ενσωματώσει επιστημονική γνώση και παράγει αξιόπιστα αποτελέσματα χωρίς αμέτρητα δεδομένα.
Η δουλειά μας συνδυάζει θεμελιώδη έρευνα, καινοτόμες εφαρμογές και πρακτικές λύσεις που μπορούν να αξιοποιηθούν άμεσα. Παρά τις υπαρκτές προκλήσεις, το απαιτητικό χρηματοδοτικό περιβάλλον, την περιορισμένη πρόσβαση σε μεγάλες πειραματικές υποδομές και τις χρονοβόρες ευρωπαϊκές διαδικασίες, η ομάδα INSANE συνεχίζει μέσα από συνεργασίες και ευρωπαϊκά έργα να προχωρά, διατηρώντας ανοιχτή την πόρτα σε νέους επιστήμονες ώστε το ταλέντο να μένει στη χώρα.
Σε μια εποχή όπου η ΤΝ βρίσκεται σε σημείο καμπής, επιλέγουμε να την αναπτύσσουμε με τρόπο υπεύθυνο, ενεργειακά αποδοτικό και εξηγήσιμο, χτίζοντας γέφυρες με τις φυσικές και μηχανικές επιστήμες και δημιουργώντας τεχνολογίες με πραγματικό κοινωνικό και περιβαλλοντικό όφελος.
*Ο Γιώργος Γιαννακόπουλος και ο Χριστόφορος Ρεκατσίνας είναι ερευνητές στο ΕΚΕΦΕ Δημόκριτος
