Väitös tietotekniikan alalta, DI Anton Debner

Väitöskirjan nimi: Towards scalable frameworks for intelligent agents

Väittelijä: Anton Debner
Vastaväittäjä: professori Keijo Heljanko, Helsingin yliopisto 
Kustos: professori Antti Ylä-Jääski, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu 

Älykkäitä agentteja voidaan hyödyntää esimerkiksi itsestään ajavissa ajoneuvoissa, drooneissa, videopeleissä, tehtaissa, rakennusautomaatiossa sekä tiedonsiirtoinfrastruktuurin hallinnassa. Älykkäät agentit havainnoivat omaa ympäristöään erilaisten antureiden avulla ja tekevät älykkäitä päätöksiä näihin havaintoihin pohjautuen. Agenttien älykkyys usein perustuu neuroverkkoihin, joiden kouluttaminen ja testaaminen vaatii suuria määriä dataa. Tämä tarve suurelle määrälle dataa hidastaa älykkäiden agenttien kehittämistä. Koska agenttien kehittäminen fyysisessä ympäristössä on hidasta ja kallista, käytetään niiden kehittämiseen usein virtuaaliympäristöjä. Pelimoottorit soveltuvat hyvin näiden virtuaaliympäristöjen toteuttamiseen, mutta niiden kyky skaalautua ja tuottaa suuria määriä dataa vaikuttaa agenttien kehittämisen nopeuteen. Virtuaaliympäristön lisäksi tarvitaan runsaasti laskentaresursseja, sillä näiden agenttien neuroverkot ovat usein laskennallisesti raskaita. Agenttien tulee usein kyetä toimimaan reaaliajassa, mikä vaatii laskentainfrastruktuurilta erittäin lyhyitä laskenta- ja kommunikaatioviiveitä.

Tässä väitöskirjassa tutkitaan pelimoottorien skaalautuvuutta ja hajautetun laskennan käyttöä erityisesti itsestään ajavien ajoneuvojen virtuaalikameradatan tuottamiseen ja audiodatan tuottamiseen usealle rinnakkaiselle ääntä hyödyntävälle agentille. Tulosten pohjalta pelimoottorit sopivat hyvin agenttien kouluttamiseen ja testaamiseen, mutta niiden skaalautuvuutta tulisi viedä yhä pidemmälle niin useiden yhteistyötä tekevien agenttien verkostojen kuin yksittäisten agenttien kehittämisen kannalta.

Lisäksi työssä tutkitaan älykkäisiin agentteihin liittyviä lastentainfrastruktuuriasetelmia. Työssä ehdotetaan pelimoottorin ja erillisen laskentaklusterin muodostamaa alustaa useiden agenttien yhteistyön kehittämistä ja testaamista varten, käyttämällä virtuaalista älykaupunkia testikohteena. Alustan tarkoituksena on tutkia agenttien käyttäytymisen lisäksi myös laskentaklusterien laskennan hallintaa, palvelunlaatua sekä energiankulutusta. Suurten älykkäisiin agentteihin perustuvien kokonaisuuksien, kuten älykaupunkien yleistyminen asettaa tulevaisuudessa yhteistyötä tekevien agenttien nopean ja kustannustehokkaan kouluttamisen, testaamisen sekä niiden käyttöön liittyvän laskennan energiatehokkuuden yhä tärkeämpään asemaan.

Avainsanat: älykkäät agentit, pelimoottorit, digitaaliset kaksoset, koneoppiminen

Linkki väitöskirjan sähköiseen esittelykappaleeseen (esillä 7 päivää ennen väitöstä): Aaltodoc