Novinky z Avastu

Jak ovlivnila světová pandemie výzkumnou práci? Připravuje studium na reálnou praxi? Odpovídá prof. Jan Faigl z Centra umělé inteligence FEL ČVUT

Monika Sekal, 23. září 2020

Profesor Jan Faigl je vedoucí laboratoře výpočetní robotiky a garant studijního programu Otevřená informatika FEL ČVUT

Profesor Jan Faigl vystudoval obor Technická kybernetika na Českém vysokém učení. Kromě toho, že učí na FEL ČVUT, se také věnuje publikační činnosti a přednáší na odborných konferencích. 

V Centru umělé inteligence FEL ČVUT v roce 2013 založil laboratoř výpočetní robotiky a o dva roky později spoluzaložil Centrum robotiky a autonomních systémů, jehož cílem je vytvořit příjemné tvůrčí prostředí pro rozvinutí vědeckého potenciálu studentů a mladých kolegů. Prostředí, jaké lze nalézt na prestižních robotických pracovištích ve světě. Právě práce studentů společně s vědci na nových projektech je hlavním tématem našeho rozhovoru. Pana profesora jsme se také zeptali, jak koronavirová krize změnila výzkumnou práci a jaký vývoj očekává v oblasti rychle se rozvíjející umělé inteligence.

JF foto 2-minProfesor Jan Faigl 

Na čem momentálně se studenty pracujete? Využíváte k vytváření nových projektů i odborníky z praxe? 

Témat je celá řada. Přes léto se velmi slibně rozvíjí problematika biologicky inspirovaného samoúčícího se řízení pohybu vícenohých kráčejících robotů. To si můžeme představit jako způsob, kterým se robot dokáže adaptovat nejen na rozličná prostředí, ale také na změnu svých parametrů nebo třeba také morfologie, například při poruše některého z aktuátorů, tj. nohy. Dále dokončujeme návrh efektivního algoritmu plánování časově optimálních trajektorií, který je motivovaný vzdušnými bezpilotními prostředky. Určitě také musím zmínit vývoj efektivních metod průzkumu a mapování podzemních prostor s využitím autonomního budování komunikační infrastruktury, založené na komunikačních modulech, které realizovali studenti během loňských prázdnin. Na základě prvního nasazení v rámci DARPA SubT Challenge moduly dále vylepšili a letos experimentovali s multi-robotickým průzkumem v Býčí skále.

Vícenohý kráčející robot hexapod 

Naše nejambicióznější projekty jsou z oblasti nekonvenčních přístupů a řešení velmi složitých problémů, u kterých narážíme na těžkosti už jen při jejich formulaci. Ačkoliv vždy zahrnují motivaci některého praktického problému, snažíme se spíše úlohy zobecňovat a přijít s novým a zásadním řešením, což vyžaduje dlouhodobější systematický přístup. Kromě toho řešíme také praktičtější problémy s kratším horizontem řešení, které bývají zpravidla dobře definované a skrývají výzvy související s robustností a spolehlivostí systémů. V rámci průmyslové spolupráce řešíme například transfer robotických technologií lokalizace pro robustní navigaci bezpilotních systémů v prostředí bez dostupnosti globálních navigačních satelitních systémů (GNSS). To umožní nasazení např. dronů i v místech, kam nedosáhne běžný signál z družic. Nebo spolehlivou autonomní přepravu vozidel na venkovním parkovišti během celoročního provozu se střídáním ročních období. Rádi s odborníky z praxe spolupracujeme, a to jak při formulaci nových výzkumných výzev a směrů, tak na jejich řešení.

Společnosti se v praxi potýkají s problémy, které ke svému řešení potřebují hlubokou teoretickou znalost a v tomto případě jim můžete být nápomocní. Jak naopak pomáhá spolupráce s lidmi z oboru vám? 

Především je to motivace objevit něco nového a vyřešit problém. Přestože máme svá” tradiční výzkumná témata, kontakt s praktickými těžkostmi je velmi obohacující. Umožňuje nám vidět věci nejen z jiné perspektivy a najít nová uplatnění existujících metod, ale dává nám také možnost zaměřit pozornost na vlastnosti, které by nejspíše unikly naší pozornosti. Setkávání je tak oboustranně motivující. V neposlední řadě je lidskou přirozeností těšit se z posouvání hranic našeho poznání.

Projekty, jakým je například vývoj šestinohého kráčejícího robota, jsou pro studenty jistě náročné. Jak u studentů nápady na nové projekty vznikají? Jak je k výzkumné a vývojové činnosti motivujete?

To je velmi individuální. Konkrétně v případě laboratoře výpočetní robotiky máme své výzkumné směry, kterým se věnujeme dlouhodobě. Konkrétní témata závěrečných prací tak vlastně ani nevypisuji. Studentům, co mají zájem s námi spolupracovat, představíme naše aktuální řešené problémy a výsledky. Na základě schopností a dovedností zájemců následně vytipujeme konkrétní zájmové oblasti společně s tématy, které by studenti chtěli rozvíjet. Pak se nějakou dobu seznamují s tématem a také s principy výzkumné a vývojové činnosti. To je zpravidla během letní stáže, kdy pracují na konkrétním malém úkolu a mají možnost nahlédnout do příbuzných témat. Následně jsme už schopni konkretizovat zadání projektu. Takové zadání zároveň splňuje podstatnou vlastnost, a to, že se s ním studenti plně ztotožňují, a mohou tak přijít s poměrně ambiciozním nápadem, který je jim vlastní. Navíc již mají zkušenost, co jim laboratoř může nabídnout, a tak získávají určitou jistotu, že je nápad realizovatelný.

Jaké trendy a pokroky ve výzkumné činnosti v České republice vás v nedávné době nejvíce zaujaly? 

Nejvíce mě oslovilo úsilí věnované řešení pandemické otázky a návrh nové metodiky testování, ale také podpůrných technických prostředků. Což je spíše ukazatel využití dlouhodobě budovaného potenciálu, který česká věda a výzkum mají.

V poslední době se nevídaným tempem vyvíjí umělá inteligence a její možnosti překračují očekávání mnohých. Jak očekáváte, že se bude dál vyvíjet a v čem může pomoci například právě studentům a vědcům, kteří se podílejí na vyvíjení nových projektů? 

Současný boom je nejvíce patrný v aplikační oblasti metod umělé inteligence, který je do velké míry podpořen technologickým pokrokem v dostupné výpočetní kapacitě. Na klasické problémy umělé inteligence tak můžeme pohlížet novým způsobem, kde řešení dílčích problémů můžeme mnohonásobně urychlit. Tím můžeme řešit nejen mnohem rozsáhlejší problémy, ale také problémy s mnohem komplexnějšími omezujícími podmínkami. Problémy sice stále zůstávají výpočetně velmi náročné, teoretickou složitost porazit úplně nejde. Nicméně urychlením o několik řádů můžeme řešit širší škálu praktických problémů a začít uvažovat o řešení výzev, které byly dosud považovány za výpočetně zcela nezvladatelné. Protože mám blízko k robotice, vidím velký potenciál v nasazení metod na reálné robotické systémy, kde je nutné uvažovat řadu omezení, která v čistě virtuálním světě není nutné řešit. Otevírá nám to prostor pro samo-učící se a zlepšující se systémy, které mohou najít uplatnění ve zvýšení robustnosti a spolehlivosti, zejména při dlouhodobém nasazení v reálných podmínkách. Během používání se například systémy opotřebovávají, učící se systémy tak mohou účinně čelit stavu, kdy řada původních předpokladů přestane platit, a to bez nutnosti výrazného externího zásahu.

Ovlivní nebo ovlivnila (ať už pozitivně nebo negativně) nějak současná světová pandemie práci na výzkumech a projektech? 

Zcela jistě. Velmi důležitou součástí výzkumné práce je setkávání, které se děje zejména na velkých, ale také menších specializovaných konferencích. V podstatě všechny letošní akce přešly do on-line formy, které nemají, nebo alespoň dosud nemají, prostor pro neformální setkávání a diskuse s kolegy napříč světadíly. Zpravidla jsme se tak mohli několikrát do roka sejít a diskutovat nová témata a dosažené výsledky, které jsou inspirující a motivující. Připadá mi, že vhodnou formu pro takové setkávání stále ještě hledáme. Pevné datum v kalendáři a fyzická přítomnost byly velkou výhodou pro realizaci takového potkávání.

Jak se v poslední době změnil vzdělávací systém na technických vysokých školách? Připravuje studenty na reálnou praxi? Jak by se měl v ideálním případě změnit, aby studenti věděli, co je po promocích čeká?

S dovolením bych otázku otočil. Co znamená reálná praxe? Studium na VŠ je unikátní příležitostí podívat se za hranice reálné praxe a tím posunout a motivovat k novým přístupům a nápadům. Snažíme se absolventy připravit na rychlou adaptaci na nové výzvy a rozličné problémy. Věřím tak, že přizpůsobení se konkrétním požadavkům, zvyklostem nebo pracovnímu prostředí není zásadní problém. Co bychom však mohli dělat lépe, je studenty motivovat, nebát se případného neúspěchu a více riskovat. Najít uplatnění ve vědě nebo v průmyslu není pro naše studenty problém. Jít však svou vlastní cestou a rozvíjet novou myšlenku, například založením startupu, je něco, co není úplně běžné. Do nějaké míry se nám to i v rámci našeho studijního programu Otevřená informatika na FEL ČVUT daří. Přál bych si však, aby těchto odvážlivců bylo více.

Pokud se vám rozhovor s profesorem Janem Faiglem líbil, můžete se těšit na další. Tentokrát s docentem Kamilem Kopeckým z Univerzity Palackého v Olomouci.