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【專訪】明志科技大學 人工智慧暨資料科學研究中心 主任鄒慶士

2021-09-06
分類 : 風雲人物
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明志科技大學人工智慧暨資料科學研究中心主任鄒慶士

鎖定工業AI領域 明志科大成績卓越

明志科大 AI&DS 中心的發展方向,除透過產學合作計畫與台塑集團深入合作,也會協助其他有資料分析與建模需求的企業進行研究。

採訪/施鑫澤‧文/林裕洋‧刊期/2021.09


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明志科技大學人工智慧暨資料科學研究中心主任鄒慶士表示,該中心主要致力於工業人工智慧研發,其研發在於結合領域專業與人工智慧技術,以產學合作(Co-Op)的方式解決產業實務問題,並為產業培育 AI+X 人才。

隨著AI演算法快速進化,加上半導體製程進步,AI早已成為企業強化競爭力的首選。所以橫跨石化業、發電、電子、矽晶圓、生技、醫護、鋼鐵等產業的台塑團企業,早將2019年訂為「AI元年」,透過多元管道將AI與生產流程結合。根據台塑集團公布資料顯示,目前已將AI技術應用於智能生產、品質檢測、製程優化等領域中,至2020底已完成318項專案,年效益預估可達到21.34億元。目前尚有336件專案正在進行中,預估完成後每年可再創造18.24億元效益。

[ 下載 2020-21 CIO大調查報告,掌握企業資料分析趨勢 ]

台塑集團運用AI技術成績亮眼,除各事業單位紛紛成立AI研究中心,大力推動AI技術之外,2019年集團旗下的明志科技大學,也成立人工智慧暨資料科學研究中心(Center for Artificial Intelligence & Data Science,簡稱 AI&DS 中心),支撐台塑集團各種AI專案運作。該中心透過積極投入AI技術研究、培育AI人才,與台塑集團內部各事業單位共同進行產學合作,堪稱是發展AI應用不可或缺的幕後功臣。

明志科技大學人工智慧暨資料科學研究中心主任鄒慶士說,成立AI&DS中心的背景,是要支撐台塑集團運用DS技術,解決不同事業單位發展AI時面臨的問題,達到強化整體競爭力的目標。所以我們在獲得各方資源挹注下,順利以研究中心方式成立。AI&DS中心的發展主軸,除透過產學合作計畫與台塑集團深入合作,也會協助其他有資料分析與建模需求的企業進行研究。此外,從學校發展的立場,勢必也會投入人才培育、AI知識教育等工作,為產業培育所需的AI人才。

內容目錄 隱藏
鎖定工業AI領域 明志科大成績卓越
跨域整合軟硬兼具 資料科學支撐人工智慧
培育 AI+X 人才 滿足各產業需求
三大面向著手 理論與實務兼具
9台AI主機 60台AI工作站
引進 AI-Stack 平台 GPU資源最大化

跨域整合軟硬兼具 資料科學支撐人工智慧

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明志科技大學人工智慧暨資料科學研究中心副主任陳延禎表示,經驗豐富的老師傅或許只需要聽設備運轉聲音,就知道是否即將發生故障,可惜不容易傳承下去。我們透過記錄設備運轉過程的聲音,再透過AI技術分析,結合老師傅的知識,進而設計出一套完善的設備預測維修機制。

因應AI技術快速發展與普及,明志科大在2019年8月,以超過103坪的空間、近5000萬元預算,成立AI&DS中心,除滿足辦公與研究需求之外,也增添研究專案所需的 NVIDIADGX-1 人工智慧超級電腦。該中心主要致力於工業人工智慧研發,其研發重點在於結合領域專業與人工智慧技術,以產學合作的方式解決產業實務問題,並為產業培育AI+X人才(Artificial Intelligence + domain eXpert)。值得一提,自成立以來,明志科大 AI&DS 中心已經承接超過5000萬元的AI產學計畫,且尚有許多專案在醞釀中,整體成效非常卓越。

在工業AI技術方面,有「組件失效預測與預防保養機制之建置」、「用料組合、排程安排、製造程序最佳化」、「私有雲、感測器與物聯網之設計與整合」、「工業影像識別與品質檢測之系統架構」、「商業智慧與管理強化機制之探索」、「工安巡檢與事故預防」等6大類。至於人才培育部分,除在學校開設AI基礎課程與專業學分或學位學程外,也會因應業界需求,開設知識導向與專案導向之教育訓練課程,協助企業培育所需的人才。

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明志科技大學人工智慧暨資料科學研究中心副主任陳延禎表示,工廠中設備維修向來是件重要的工作,經驗豐富的老師傅或許只需要聽設備運轉聲音,就知道是否即將發生故障。只是此種經驗難以在短時間,以標準化方式傳承給新進員工,所以我們透過記錄設備運轉過程的聲音,再透過AI技術分析,結合老師傅的知識,進而設計出一套完善的設備預測維修機制。如此一來,即可避免因設備故障導致發生停工、工安意外,或者出現原料、半成品浪費等問題。

另外,化工廠生產流程是高度自動化,不同的用料組合、原料投放時間等,會對產品品質造成極大差異。若能藉由AI技術協助,找出最佳生產搭配,並透過自動化方式完成程序,對提升生產效率將會有極大幫助。而台塑集團在化工領域的生產比重極高,因此自然會希望借重 AI&DS 中心協助,提高在化工領域的整體競爭力。

培育 AI+X 人才 滿足各產業需求

鄒慶士表示,AI&DS中心主要致力於工業人工智慧研發,所以中心內團隊共分成四大組,單元設備組主要著重於工業感測器的設計、串接與佈置,以及機構設計與自動化機電控制系統整合,以利後續瑕疵信號提取、分離與智能診斷分析。製程系統組著重於化工與電漿等製程之參數最佳化、程序模擬環境技術、製程安全與應用性評估以及試量產生產環境規劃與佈置。

在資料分析組方面,鎖定各式資料之大數據分析,透過整合各種資料清理、特徵擷取、時間序列、機器學習與深度學習演算法,分析如生產日誌、工業訊號、工業影像、監控影片、公文文字、網路關聯、定位紀錄等數據。至於學程開發組則著重於AI+X人才的育成,除為校內各系課程注入AI能量,提升學生AI素養外,亦依業界需求客製化地打造教育訓練課程。

[ ????推薦閱讀: 大舉應用人工智慧 保險科技蓬勃發展  ]

鄒慶士指出,所謂AI+X人才培育,是指不同應用領域的AI人才,也需要該領域的專業知識。例如台塑集團在雲林麥寮有電廠,若要從電廠設備的馬達運轉聲音中,建立一套維修預測機制,則需要機械人才協助才行。因此我們培育AI人才目標,在於運用AI感知,以及科學、工程和商管上的資料分析模式,結合校內各學院的專業領域,如機械、電子/電機、化工、材料、環資、管設等,打造出 AI+X 跨領域專案團隊,承接產學合作計畫為企業解決問題,讓學子在學時即接觸產業實務、降低學用落差。

三大面向著手 理論與實務兼具

彈性纖維廠經常面臨投入原料各批狀況不同、換批時的干擾因素,導致產品品質無法一致的問題,於是尋求明志科大 AI&DS中心協助。該中心以AI專業人才、設備,搭配同樣來源的明志科大的化工人才與外部專家,以AI&DS演算法進行數據探索及建模。

最終順利建立AI品質預測模型,成功進行產品變異控制,讓彈性纖維廠的整體產出品質能夠趨於一致。

鄒慶士說,明志科大 AI&DS中心除與各個學系合作之外,也籌設工業人工智慧(Industrial Artificial Intelligence, IAI)學士學位學程。結合學校各科教授、業界專業人士,組成 AI+X 雙師團隊,鎖定跨域課程、多元師資、產學實習等三大方向,以實際產學案例結合合作廠商場域,作為學生校內研習與校外實習場所。

9台AI主機 60台AI工作站

隨著AI研究成果浮現、產學合作日益擴大,明志科大 AI&DS 中心規模也不斷擴張。目前該中心擁有3座 NVIDIA DGX-1 人工智慧電腦,以及6台DELL主機,這9台主機總計含有NVIDIA最頂級的V100(或A100)GPU共計42片,主要提供高穩定度深度學習與資料處理平台,結合數位無限的CloudFusion混合雲管理軟體,可動態地分配虛擬化資源給研究者,使用GPU訓練各式模型來加速專案測試與研究創新。

[ ????推薦閱讀: 洛克希德馬丁導入資料科學管理平台 加快發展腳步  ]

此外,該中心還有以雲端伺服器主機與學生終端主機打造約40坪的AI中心的虛擬化教室教學環境,具備伺服器、終端主機、虛擬機以及廣播與控制等管理功能。該教學環境中運用x86伺服器結合Ubuntu與VirtualBox,打造雲端運算和硬體虛擬化的軟體和服務,主要用於機器學習與資料處理的平台,除專案與研究外,最多能讓60位學員同時上線體驗GPU飆速訓練的過程。

「研究中心使用的軟體,主要以強大的開源自由軟體為主,如Python、R、C# 等,開發專案或研究所需之程式碼與使用者介面。對於非程式專長的使用者,亦建置商用套裝軟體,如LabView、OpenR8、STATISTICA 13 等,達到提升入門學習動機並降低寫程式障礙。」陳延禎解釋:「此外,中心也建置23坪的AI戰情室,團隊可藉 CRESTRON CP2E 彈性控制主機系統,快速串接戰情室軟硬體以展示AI研發成果,並以無線觸控面板與無線簡報器提升簡報流暢度。」

引進 AI-Stack 平台 GPU資源最大化

回顧明志科大 AI&DS 中心成立之初,儘管已添購高效能的 NVIDIA DGX-1人工智慧電腦,但是負責系統維運的工程師,除工作繁多之外,也不一定熟悉所有專案人員使用的開源工具或套裝軟體,所以耗費許多時間進行資源調配。為此,採用能有效管理 DGX-1 資源並進行彈性調度的數位無限 AI-Stack,透過該平台管理 NVIDIA DGX-1 人工智慧電腦,讓GPU運算資源帶來彈性、高效協作,提升系統的運作成本效益。

鄒慶士指出,隨著AI&DS中心規模持續擴大,NVIDIA DGX-1 人工智慧電腦數量也從原本1台增加到3台,AI-Stack 也順利將三台AI伺服器串連,變成可控可管、可共享、可橫向擴容的機器學習/深度學習運算環境資源池。在此基礎下,無論是學生、老師、研究人員、IT管理人員等,都可透過友善的使用介面、簡易操作的AI學習環境、可隨時調配與有效監控的管理功能,讓各項AI研究與教學順利完成,並且使得寶貴GPU資源發揮最大效益。

隨著全球積極運用AI技術推動數位轉型,發展各種智慧服務的背後,也面臨AI人才不足的窘境。所以在明志科大 AI&DS 中心的規劃中,未來除與台塑集團保持合作,也會持續將服務範圍擴大到其他企業,如協助AI與商業模式整合、開設AI教育專班等,全力扮演企業運用AI的幕後功臣。


( 本文授權非營利轉載,請註明出處:CIO Taiwan )

標籤: 人工智慧工業人工智慧明志科技大學製造製造業鄒慶士
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