Mieke De Ketelaere: Het voornemen van onze AI-systemen

Het voornemen van onze AI-systemen

Als programmadirecteur AI bij onderzoekscentrum imec ben ik enthousiast over de ontelbare mogelijkheden van AI-systemen. Maar daarnaast ben ik ook de eerste om een paar mythes te ontkrachten.

Het AI Research-plan bij imec is opgesplitst in drie verschillende focusdomeinen. Ten eerste moeten we vaststellen dat de functionaliteit van een AI-systeem vandaag het niveau van een tweejarig kind niet overstijgt. Een individueel AI-systeem kan wel degelijk zeer goed zijn in het leren van een beperkt aantal taken, maar het is nog niet goed in het redeneren, het samenwerken met andere entiteiten, het abstract denken of het inleven in een steeds veranderende context. Veel onderzoek bij imec gaat dan ook naar het verbreden van de nodige functionaliteit. Dit onderzoek vindt antwoorden op vlak van collaboratieve AI, het slimmer samenbrengen van datastromen op de eindpunten en nieuwe hybridevormen van AI, waar data en knowledge elkaar versterken.

Ten tweede moeten we vaststellen dat op vlak van energieverbruik er nog veel geoptimaliseerd moet worden in de AI-systemen. Onderzoek heeft aangetoond dat vandaag 2 procent van de totale CO2-emissie veroorzaakt wordt door het trainen van AIsystemen, en hierbij wordt nog niet eens rekening gehouden met het energieverbruik nodig voor de operationele werking van deze systemen. Door het groeiend aantal slimme sensoren wordt aangegeven dat dit zonder ingrijpen naar 20 procent kan stijgen in 2030. Dringend tijd dus om nieuwe software en hardwaretechnieken te ontwikkelen waarmee we enerzijds dezelfde accuraatheid kunnen halen in de geautomatiseerde beslissingen, maar waar anderzijds veel minder energie wordt verbruikt. De AIwereld moet zijn steentje bijdragen om de Green Deal-doelstellingen te halen, willen we van verdere investeringen kunnen genieten.

Wat is de challenge op dit vlak? Niet alle slimme systemen die we willen bouwen, gebruiken dezelfde onderliggende technologische bouwblokken, dus onderzoek naar gespecialiseerde co-optimalisatie tussen de semiconductorwereld en de wereld van de algoritmes dringt zich op. Bij imec zijn we met onze expertise in zowel semiconductortechnologie als softwareontwikkeling ideaal geplaatst om hier ons steentje bij te dragen. Ten derde mogen we niet vergeten dat AI niet enkel een zuiver technisch gegeven is. De adoptie van AI-systemen zal pas slagen als ook transparantie meegeleverd wordt bij de geautomatiseerde beslissingen. Enerzijds naar de bedrijven, anderzijds naar de maatschappij. Ook op dit vlak zet imec sterk in via het onderzoek in samenwerking met het Vlaamse Kenniscentrum voor Data en Maatschappij.

AI is niet enkel een zuiver technisch gegeven.

Aquafin bindt de strijd aan met droogte en waterschaarste: ‘Meer projecten dan we kunnen tellen, maar we kunnen dit niet alleen’ Corona, corona, corona. We durven als maatschappij vandaag al eens vergeten dat er nog andere uitdagingen voor de deur staan. Eén daarvan is extreme droogte en de groeiende waterschaarste die daarbij komt kijken. Ook bij waterzuiveringsbedrijf Aquafin wordt er naarstig naar oplossingen gezocht.

‘Historische droogte’, kopten verschillende Vlaamse kranten in mei, eerder dit jaar. Het is inmiddels het vierde jaar op rij dat het grondwater in Vlaanderen zorgwekkend laag staat. Een trend die zal versnellen voor het zal vertragen als we kijken naar de stijgende temperaturen over de hele wereld. België blijkt ook een van de slechtste leerlingen in de klas te zijn, geen enkel OESO-land scoort slechter op vlak van waterbeschikbaarheid.

Enter, Blue Deal. Het ambitieuze actieplan om droogte te bestrijden werd aan het begin van deze zomer aangekondigd door minister van Omgeving Zuhal Demir (N-VA). In eerste instantie wordt er 75 miljoen euro vrijgemaakt. Die investering vertaalt zich in concrete acties zoals bijvoorbeeld een herziening van het watergebruik in de landbouwsector, in samenwerking met verschillende partners.

Zuiver regenwater Een van die partners is waterzuiveringsbedrijf Aquafin. Daar zijn ze al jaren bezig met de strijd tegen droogte, zegt Marjoleine Weemaes, hoofd Innovatie bij Aquafin: “Heel wat van onze projecten spelen vandaag in op de droogte, het zijn er zelfs meer dan we kunnen tellen. Momenteel kan ons bedrijf op twee vlakken een belangrijke rol spelen. Enerzijds kijken we naar een efficiënter hergebruik van regenwater. Hierbij zoeken we bijvoorbeeld een match tussen waar je een teveel aan water hebt en waar de grote waterverbruikers zitten.”

Dat is wat er nu onderzocht wordt in Mechelen waar er binnenkort een nieuw bufferbekken komt, vult Birte Raes, studieverantwoordelijke Onderzoek, aan: “We gaan kijken hoe we dat bufferbekken kunnen sturen om het regenwater langer bij te houden, zodat het minder snel afvloeit naar de waterloop. Dat water willen we extra zuiveren om het dan naar de naburige velden te sturen voor subirrigatie.” Dat betekent dat het water zich ongeveer een halve meter onder de grond verplaatst zodat het wordt opgenomen door de planten, maar ook het grondwater weer aanvult. Een onderzoek dat wordt gesteund door Europese onderzoeksfondsen.

Naast het hergebruik van regenwater benadrukt Weemaes ook de rol van effluent, oftewel huishoudelijk afvalwater dat ver genoeg gezuiverd is om onschadelijk terug de natuur in te vloeien. Overigens ook de hoofdactiviteit van Aquafin. “Effluent is het hele jaar door aanwezig”, legt Weemaes uit. “Het wordt nu al gebruikt in de landbouw voor irrigatie in noodscenario’s zoals extreme droogte. Maar nu doen we onderzoek naar manieren om het op een veilige manier toe te passen, zodat het voldoet aan de recentste wetgeving daarrond.” Zo wordt er al met een UV-desinfectiecontainer gewerkt waarbij water op grote schaal door uvstraling wordt gezuiverd, zoals ook al in vijvers gebeurt.

Er moeten ook structurele oplossingen voor gevonden worden zodat “die boer niet meer met zijn kar naar onze waterzuivering moet rijden om dat effluent te komen ophalen.” Want het is in dat transport waar nog een grote schoen knelt, zegt Raes: “In tijden van droogte moeten sommige landbouwers driemaal per dag met een grote tankwagen langs onze installatie komen om effluent op te halen. En dat weken aan een stuk. Weinig ecologisch en ook economisch niet rendabel.” Door de koffiefilter Het R&D-team is dan ook druk op zoek naar meer structurele oplossingen voor het gebruik van effluent. Zo ook in het Limburgse Kinrooi. Daar werkt het bedrijf aan een verbinding tussen een zuiveringsinstallatie en een naburig landbouwveld. Net zoals in Mechelen zal ook daar het water - in dit geval gezuiverd afvalwater in plaats van regenwater - onder de grond doorlopen zodat zowel planten als het grondwaterniveau er baat bij hebben.

“Bij Aquafin zijn we nu bijna tien jaar bezig met onderzoek rond hergebruik van water, maar door het gevoel van dringendheid is dit wel in een versnelling geschoten.” Volgens het afdelingshoofd is het nu ook gemakkelijker om een draagvlak voor dergelijk onderzoek te creëren en andere partijen in te vinden. “Want je moet zulke projecten echt wel multidisciplinair aanpakken. Aquafin kan dit niet alleen. Dat draagvlak en die samenwerkingen samenstellen is de afgelopen jaren enorm toegenomen.” Het bedrijf werkt bijvoorbeeld samen met drinkwaterbedrijven als De Watergroep, om te kijken hoe ze effluent op een efficiëntere manier verder kunnen zuiveren tot drinkwater.

Daarnaast liggen er bij Aquafin nog talloze andere projecten op de plank. Zo is het R&D-team ook bezig met het samenstellen van een multifunctionele behandelingscontainer bestaande uit verschillende soorten membraantechnieken - zoals water door een koffiefilter halen, als je wil - om effluent te kunnen opzuiveren naar een kwaliteit naar wens. “Ik denk dat Birte (Raes, red.) amper nog vrije tijd heeft met al die projecten in het vooruitzicht” (lacht), zo sluit Weemaes af.

Studieverantwoordelijke Onderzoek Birte Raes: “In tijden van droogte komen landbouwers driemaal per dag met een grote tankwagen langs onze installatie om water op te halen”

“Onderzoekhal van Aquafin in Aartselaar waar proefopstellingen zoals deze Bluebloqs worden uitgetest. Maar het bedrijf levert ook effluent aan voor testen ‘op het veld’.”