Sokeria ja tekoälyä: Joona Hokkanen, Pixact

Aurinkoista huomenta kaikille! Näin koulun alkamisen kummitellessa on hyvä lopetella tämän kesän blogien kirjoittamista. Jälkeen päin tarkasteltuna kesä on ollut vähäsateinen ja ainakin omalla kohdallani työnkuvaltaan rikas. Kesällä itsepähän ostin jopa jäätelöautosta jätskiä! Karvaan pettymyksen jälkeen jouduin ostamaan kuningatarveneitä mangoveneiden sijaan (ne oli loppunut) :(.

Mutta sitten varsinaiseen blogiin! Kuten viimeksi mainitsin, olen nyt päässyt työskentelemään tekoälyn kehittämiseen liittyvässä projektissa. Kyseinen tekoäly on käytännössä siis tarkoitettu sokerin kiteyttämisen optimoimiseen ja ohjaamiseen. Oma osani tässä oli visualisoida ja tarkastella mitattua dataa. Tarkasteluun kuului muun muassa datan jakaminen erillisiin kiteytyksiin ja lopputuotteen koostumuksen tarkastelua asiakkaan toivomalla tavalla.

Mittauslaitteisto kiinnitettynä reaktoriin.

Kyseisessä sokerikiteytyksessä varsinainen kiteytys toteutettiin siemenkiteiden avulla. Kuten todella monessa muussakin prosessissa, myös tässä on lopputuotteen tasalaatuisuus tärkeää. Pixactin mittaustekniikka sopii hyvin tähän tarkoitukseen, koska kiteiden kuvien avulla voidaan mallintaa niiden kokojakaumaa, muotojakaumaa tai vaikkapa tilavuuden arviota. Aiemmilla mittaustekniikoilla tällainen ei ollut läheskään niin helppoa (tai edes mahdollista).

Kiteiden kuvaaminen on itsessään mielenkiintoinen prosessi. Kiteitä valaistaan eri värisillä ledeillä eri puolilta, jotta kuva-analyysi voisi erottaa kiteet toisistaan ja tunnistaa niiden muodon. Tämän vuoksi syntyvät kuvat ovat ainakin omasta mielestäni nättejä monivärisyyden ja kiteiden korkean esiintymistiheyden vuoksi.

Kiteiden kuvaaminen on itsessään mielenkiintoinen prosessi. Niitä valaistaan eri värisillä ledeillä eri puolilta, jotta kuva-analyysi voisi erottaa kiteet toisistaan ja tunnistaa niiden muodon ja koon. Tämän vuoksi syntyvät kuvat ovat ainakin omasta mielestäni nättejä monivärisyyden ja kiteiden korkean esiintymistiheyden vuoksi.

Kuvan kiteet eivät liity prosessiin.

Analyysin tekeminen mittausdatasta oli mielenkiintoista. Tekemisen aloitin 90 000 mittauspisteen jakamisesta erillisiin kiteytyksiin jatkoanalyysia varten. Se ei ollut itsessään hankalaa, mutta tämän jälkeen huomasin ensimmäisen ongelmani, kiteytyksiä oli noin 500: kaiken datan visualisoiminen olisi ollut turhaa ja sen tarkastelu työlästä. Huomasin kuitenkin kiteytyksissä samankaltaisuuksia, joiden avulla pystyin esittämään kiteytyksiä tiiviimmin. Tällöin riitti muutaman kuvaajan piirtäminen 500 sijaan.

Huomasin myös, että ensimmäisen 10 minuutin jälkeen pystyisi ennustamaan Pixactin mittausdatalla kiteytyksen keston. Ajatus on sinänsä järkevä: monelle ykiläiselle tutuksi tulleessa kemiassa tasapainoreaktioissa alkutilanne määrittelee pitkälti lopputilanteen. Tämän löydön tietenkin otin talteen ja visualisoin asiakkaalle.

Vaikka Matlabilla koodaaminen ja datan tarkastelu onkin kivaa, on mukava myös välillä tehdä jotain käytännönläheisempää. Pääsin siis osallistumaan kesän loppuvaiheilla tuotekehitykseen! Tuotteena olisi siis uusi kamerajärjestelmä uudenlaiseen ympäristöön, josta en nyt hirveästi enempää voi yksityiskohtia jakaa. Pääsin siis kokeilemaan prototyyppituotteeseen tulevan kameran ominaisuuksia fyysisesti ja myös ohjelmiston puolella.

Koska kamera oli suhteellisen ”pelottavan” näköinen ollessaan vain piirilevy linssin kanssa ilman sen ihmeellisempää suojakoteloa, tutustuin manuaaleihin ja kaavioihin tarkasti. Talteen nappasin kaikki mielenkiintoiselle ja tärkeälle näyttävät tiedot ja ominaisuudet, jotka kameralla oli. Tämän jälkeen kokeilin kameran toimintaa ja ominaisuuksia. Mittasin muun muassa kameran kuva-alan. Työn tekeminen tuntui enemmän fysiikan kurssien labraraporttien kuin työn tekemiseltä :D.

Tietokoneeseen kytkettävässä kamerassa oli mukana tullessaan käyttöjärjestelmä, mutta se ei täyttänyt Pixactin tarpeita projektissa täysin, joten minäpä pääsin kokeilemaan kameran käytön mahdollisuuksia pythonin scripteillä. Itselle ennestään tuntematon tapa käyttää kameraa onnistui todella hyvin Googlen ja loputtomien foorumipostauksien avulla. Onnistuin koodaamisen avulla nappaamaan kuvia ja vaihtamaan jopa kameran asetuksia. Vaikka kirjoitettu koodi oli vain muutamia rivejä pitkä, tunsin suurta onnistumisen tunnetta: Aivan kuin olisin päässyt TeTanPkn toistamiseen läpi!

Kameraa purkaessa ja kasaillessa huomasin pieniä heikkouksia kameran suunnittelussa. Niiden korjaaminen ei ole vaikeaa, mutta pakollista, jos laitteesta halutaan valmistaa prototyyppi. Esimerkiksi kierrettävä linssi heilui ilman varsinaista lukitusta vapaana kierteissä, minkä vuoksi kameran tarkennus saattoi heitellä todella paljon. Pieni tippa liimaa pelastaa päivän demoversiossa.

Tarinointiahan voisin jatkaa vaikka kuinka ja paljon, mutta sitä tuli jo esiteltyä mielenkiintoisimmat otokset kuukauden hommista. Kesän loppumisen tiimoilla olen todennut, että jälkeen päin mietittynä kesä on ollut erittäin opettavainen ja mukava. Ainakin töiden kannalta.

Uudemmille lukijoille (ja miksei vaikka vanhemmillekin) tiedoksi: kesätyöblogeja löytyy kivasti myös aiemmilta vuosilta, joten eikun vain lukemaan, jos pääainevalinnat tai mahdolliset työnkuvat omalla alalla mietityttävät. Mutta se olisi sitten kesätyöblogit taputeltuna minun ja muidenkin kirjoittajien puolelta! Onnea opiskeluun niille, jotka sen aloittavat! Se olis si heippa!
-Joona

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista. Pakolliset kentät on merkitty *