Otto Hadvall står och tittar på när Karl-Olof Lindahl installerar en ny mätare i elskåpet på hans gård Fredrikslund söder om Kalmar. Här producerar Otto mer el från biogas än vad gården förbrukar varje år. Ändå behöver han köpa stora mängder el för att klara daglig drift året om, något som förstås är slöseri med både energi och pengar.
Lösningen stavas AI, artificiell intelligens. I projekt finansierade av Kalmar kommun och Familjen Kamprads stiftelse ska Ottos årliga kostnad för el omvandlas till en potentiell vinst på förnybar el. Detta med hjälp av solpaneler, batterier för energilagring och intelligent styrning av elsystemen; allt med AI som grund.
– För mig som verkligen drivs av utveckling är det oerhört stimulerande att samarbeta med Linnéuniversitetet. Karl-Olof och hans team presenterar den ena spännande lösningen efter den andra för energisystemet i mitt företag. Redan nu har jag fått svar på många frågor och funderingar. Rätt använt kommer AI att vara till enorm hjälp, säger Otto.
Karl-Olof, som säger sig alltid ha varit en upptäckare och problemlösare, har brunnit extra mycket för projektet redan från början.
– Det kändes att här är vi något stort på spåren. Jag kan använda mina kunskaper, vi kommer att skapa stor nytta och det ska bli roligt. Det har aldrig känts så lätt att skriva en ansökan!
Artificiell intelligens i lantbruket
Syftet är dubbelt med den forskning Karl-Olof, som är professor i matematik, bedriver. Dels att ta fram nya, smarta AI-modeller och algoritmer på en generell nivå.
– Men också att tänja på gränserna för tillämpningarna. Vi vill se AI in action, på verkliga data, i verkliga sammanhang. Vi vill bidra till konkret nytta för enskilda användare.
Karl-Olof Lindahl
Professor i matematik
Redan som doktorand intresserade sig Karl-Olof Lindahl för hur vi bearbetar information och fattar beslut. Sedan dess har han forskat om dynamiska system, talteori, maskininlärning och AI. Han är även programansvarig för civilingenjörsutbildningen i teknisk matematik.
BEVILJADE MEDEL SEDAN 2023
6,5 miljoner kronor
Finansiärer: Familjen Kamprads stiftelse, Kalmar kommun
Ett åskådligt exempel på hur Karl-Olofs forskning kan tillämpas är alltså i lantbruket. Här är energikostnaden hög och många har därför investerat i solceller eller i en anläggning för att producera biogas. Samtidigt ser de att de inte får ut den fulla potentialen.
– Det behövs en optimering av deras system. Av användningen och åtgången av energi, men också av produktionen och försäljningen. För tanken är att deras
överskott ska säljas, till ett så bra pris som möjligt.
Optimeringen med hjälp av AI sker på två plan. Dels ett övergripande som rekommenderar utrustning och lagringskapacitet samt hur man ska modifiera produktion, drift och underhåll. Dels ett praktiskt som optimerar systemet för att utnyttja utrustningen till fullo.
– Där utvecklar vi ett program som regelbundet samlar in mätdata och utifrån den styr systemet med lagring och annat. Man måste jobba på båda dessa plan för att få ut det maximala.
I matematiken kan ledtiden från idé till användning vara flera år. Inom AI kanske bara några veckor.
Hållbart och krisförberedande
Det Karl-Olof och hans forskargrupp arbetar med kan sammanfattas som ”hållbar energiförsörjning på sikt”. Att minska behovet av ny energi och i stället använda energi som redan finns effektivare. Likaså att omfördela energi inom system så att samhället blir mindre känsligt för störningar. Förutom lantbruk kan det röra sig om exempelvis vattenkraft eller fjärrvärme.
Det handlar också om så kallad ödrift. Att kunna klara sig ett tag utan att vara uppkopplad på externa nät, vilket även är viktigt sett utifrån krisberedskap. För lantbruken, men även för samhället i stort.
– Det finns också en demokratisk aspekt. Att med elpriser som ständigt skiftar kunna hjälpa små producenter av energi att tjäna pengar. Man blir mindre beroende av omvärlden och politiska beslut kring tjänster, skatt och effektavgifter.
Att liten kan vara stark gäller även forskargruppen. Jättar som Google och Microsoft lägger oerhörda summor på forskning och utveckling inom AI, med stora team och enorm datorkraft.
– Men häromåret satte vi oss, tre forskare på Linnéuniversitetet med betydligt mindre resurser, och lyckades producera kod som blev världsledande inom ett visst AI-område. Det bevisar att vi sitter med ett guldkort – vi har många disputerade i matematik och ämnet är starkt och avancerat här.
AI som en rådgivare
Matematik är alltså en nyckel till att lösa många av dagens och framtidens problem. Med hjälp av AI blir abstrakt matematik till konkreta lösningar, som på den småländska gården.
AI för att optimera skogsbruket
Artificiell intelligens kan användas praktiskt inom många olika områden. Karl-Olof Lindahl jobbar även med Nils Fagerberg som doktorerat om så kallat hyggesfritt skogsbruk. De återskapar Nils forskning digitalt och kan med hjälp av AI simulera följderna av olika varianter av avverkning. Tillsammans söker de svar på frågor som hur mycket skog, och vilka träd, som ska avverkas varje år för att optimera avkastningen.
AI är dock ingen allenarådande lösning, påpekar Karl-Olof. För honom är AI i slutändan ett verktyg vi kan ha lite som en rådgivare, utifrån vårt sunda förnuft. I artificiella miljöer med enkla och tydliga regler, som i schack och Atari-spel, slår AI det mänskliga snabbt och lätt. I verkligheten finns det dock många osäkerheter i mätdatan man får in som påverkar.
– Jag kan slås över hur oerhört dataeffektiva vi människor är. Utifrån väldigt lite data fattar vi väldigt intelligenta beslut ofta och kan hantera en cykel eller en bil på intuition. Helt otroligt!
Men vare sig vi vill eller ej, kommer AI att få en allt större roll och bli allt kraftfullare.
– Jag väljer att tro på AI och på mänskligheten, att majoriteten av de som jobbar med AI och i samhället vill något gott. Men det är väldigt viktigt att så många som möjligt är engagerade, så låt oss vara med och styra AI och ha det på agendan. Både inom akademin, i politiken och i samhället.
Matematik en förutsättning för all AI
Grunden för all artificiell intelligens är någon form av optimering kombinerat med statistik och sannolikhetsteori. Inom dessa områden av matematik har Linnéuniversitetet en lång tradition.
– Vi är särskilt intresserade av så kallat sekventiellt beslutsfattande, där man vill maximera ett utnyttjande eller en viss vinst av något, eller minimera en viss kostnad, säger Karl-Olof Lindahl.
Sekventiellt innebär att man utvärderar data om och om igen, hela tiden på lång sikt. Som att varje dag ställa sig själv frågan "Är det dags att köpa en ny bil eller inte?". Det kan gälla en aktieportfölj, eller en robot som utifrån sitt uppdrag ständigt tar beslut om hur den ska röra sig så energieffektivt som möjligt.
– Konkret arbetar vi mycket med energioptimering, där det handlar om att ta beslut om man ska ladda eller inte ladda ett batteri, om man ska sälja eller inte sälja el som finns i ett system, eller om hur el ska omfördelas inom systemet.