Stor forskningssatsning sätter Sverige på kartan inom AI och kvantteknologi

Artificiell intelligens, AI, och kvantteknologi kommer att förändra vetenskapen, industrin, vården – ja, i princip alla samhällssektorer – och därigenom vardagslivet för det flesta av oss. Riktigt hur omvälvande det blir vet ingen i dag, men vi kan vara överens om att Sverige måste hänga med i utvecklingen.

Strategiska satsningar: Jubileumsdonation

Wallenberg Autonomous Systems and Software Program, WASP

Värduniversitet
Linköpings universitet

Övriga ingående universitet:
Chalmers
KTH
Lunds universitet
Umeå universitet

Anslag:
1 miljard kronor i tillskott för att bygga kompetens inom olika delar av artificiell intelligens

Wallenberg Centre for Quantum Technology, WACQT

Värduniversitet
Chalmers teknisk högskola

Övriga ingående universitet;
KTH
Lunds universitet

Anslag:
600 miljoner kronor

Med hjälp av modern kvantteknologi kan vi skapa ultrasnabba kvantdatorer som löser problem som dagens datorer inte är i närheten av att klara av. AI, i sin tur, ger oss möjlighet att skapa datorer som ställer medicinska diagnoser bättre än läkare, självkörande trafiksystem, självlärande datorer som överlistar mänskliga specialister och robotar som inte bara löser enklare uppgifter utan även kan lösa mer avancerade problem. Du kanske tänker att detta ligger långt in i framtiden, men framtiden är redan här.

Under några år stod forskningen inom AI-området och stampade. Intresset sjönk och finansieringen uteblev så till den milda grad att det pratades om en ”AI-vinter”. Men när genombrottet inom djupinlärning, ”deep learning” kom runt 2012 tog utvecklingen ett språng. Hittills har utvecklingen dessvärre drivits utan större svensk påverkan.

Kvantteknologiområdet startade i mitten av 1990-talet och har under de senaste åren fått ökad uppmärksamhet. Ett flertal stora företag såsom Google och IBM satsar nu på att bygga kvantdatorer. Vi har ett antal framstående svenska forskargrupper inom området och dessa får nu betydande stöd för att accelerera kvantteknologiutvecklingen i Sverige.

Långsiktig satsning på 1,6 miljarder kronor

”Deep learning” är en variant av maskininlärning, inspirerad av den nuvarande kunskapen om hjärnans funktion och hur den utför beräkningar och generaliseringar. Kina och USA som investerat stora summor i området leder utvecklingen. En stor del av den sker också inom företag såsom Google, IBM och Facebook. Citeringsstatistik visar att svenska forskare hittills är på efterkälken, förutom inom visualisering och robotik där man under en längre tid tillhört den internationella eliten.

– Det här är något som vi tog fasta på när vi drog upp den långsiktiga anslagsstrategin för Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse. Om Sverige ska fortsätta att vara en toppnation måste vi ligga i framkant inom dessa två områden. Vi satsar därför nu totalt 1,6 miljarder kronor på en uppbyggnad av grundforskning inom AI och kvantteknologi de kommande tio åren, berättar Peter Wallenberg Jr, Stiftelsens ordförande.

Datorer som fattar och motiverar beslut på egen hand

AI-området är brett och definieras ibland olika. Den gren som lett till en närmast explosiv utveckling de senaste åren är den som sorterar under datadriven AI som började med maskininlärning, för att sedan utvecklas till mer avancerade system som ”deep learning”. ”Deep learning” används för insamling och analys av stora mängder data, till ”reinforcement learning” där systemet (datorn), lär sig själv och vidareutvecklar sin kunskap. Ett omtalat exempel är det komplexa asiatiska strategispelet Go där en intelligent maskin slog världsmästaren med delvis helt innovativ och självlärd teknik.

Ytterligare en vidareutvecklad form går under benämningen eXplainable AI där systemet också kan motivera hur det kommit fram till sitt svar. Den här förmågan kommer bli väldigt viktig för att skapa förtroende hos oss människor för hur systemen kommer fram till rätt resultat och beslut i exempelvis trafiksituationer eller andra viktiga funktioner som automatiseras.

Knut och Alice Wallenbergs Stiftelses AI-satsning sker inom Wallenberg Autonomous Systems and Software Program, WASP, som lanserades 2015. Den nya satsningen innebär ett tillskott med en miljard kronor till de drygt 1,3 miljarder kronor som Stiftelsen redan anslagit.

AI-satsningen har en tonvikt på datadriven AI och den nya matematik som är nödvändig inom området men berör även andra delar som robotik, datorseende eller visuell igenkänning som redan forskas på inom WASP.

– Sverige måste behålla sin konkurrenskraft i forskning och utbildning inom AI-området. USA, Kanada och Storbritannien har gjort stora satsningar på AI och vi måste göra detsamma. Detta bör vara ett strategiskt område för alla lärosäten i Sverige säger professor Danica Kragic, KTH som leder satsningen på deep learning och machine learning.

Matematikdelen fokuserad på AI leds av professor Johan Håstad från KTH.

Potentialen med AI och kvantteknologin är hisnande. Det kommer leda till andra förändringar i vårt samhälle som vi behöver hantera på ett klokt sätt.

– Teknikutveckling kan leda till mycket gott men också skapa nya utmaningar. Wallenbergstiftelserna kommer därför också att stödja humanistiska och samhällsvetenskapliga studier om vad införandet av de nya teknikerna innebär för samhället, säger Marcus Wallenberg, vice ordförande i Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.

En svensk kvantdator

Minst lika fascinerande som AI kan kännas är kvantfysiken.

Den utvecklades i början av 1900-talet. Kvantteorin leder till oväntade förutsägelser och flera av dessa strider mot vårt sunda förnuft. Ett exempel är att en elektron kan färdas två vägar samtidigt. Den väljer väg först när man frågar vilken väg den tog.

Kvantfysiken har haft en enorm inverkan på samhället genom uppfinningar som exempelvis transistorn och lasern vilka i sin tur banat väg för dagens informationsteknologi. Utvecklingen har lett till dagens datorer, internet och avancerade mätmetoder.

Över hela världen satsas det stort på kvantteknologi. EU lanserar i början av 2019 ett stort forskningsprogram, ett så kallat flaggskepp, på en miljard euro. De stora satsningarna till trots är de flesta överens om att det kommer att dröja ett tag innan den ultimata drömmen uppfylls – den första kvantdatorn. Andra tillämpningar av kvantteknologin kommer dock betydligt snabbare.

Stiftelsens satsning innebär att Wallenberg Centre for Quantum Technology, WACQT, kommer att byggas upp.

– Satsningen ger oss möjlighet att bygga bred svensk kompetens inom kvantteknologi, men också möjligheten att bygga en svensk kvantdator, säger professor Per Delsing, Chalmers tekniska högskola, och programdirektör för centrumet.

Centrumet kommer att ha fyra inriktningar: kvantdatorer, kvantsensorer, kvantsimulatorer och kvantkommunikation. Genom kvantsensorer kan man, med hjälp av att se täthetsskillnader som påverkar gravitationen, till exempel upptäcka håligheter som rör eller tunnlar i marken som inte är utmärkta på kartan. Inom kvantkommunikation är kryptering för att skydda hemlig information en viktig del.

Vinster med kvantteknologin

Kvantdatorerna antas bli mycket snabbare än dagens datorer. Idag är de främsta kandidaterna till en första fungerande kvantdator jonfällor samt supraledande kretsar.

Hösten 2017 lanserade IBM den hittills största supraledande kvantprocessorn med 16 kvantbitar, medan Google arbetar på en processor med 49 kvantbitar. Forskarna inom WACQT siktar på att med hjälp av supraledande kretsar bygga en processor med 100 kvantbitar.

En kvantdator eller en kvantsimulator passar för att lösa problem där man måste ta hänsyn till ett stort antal möjligheter. Optimeringsproblem och beräkningar av egenskaper hos stora molekyler hör till den kategorin. Lösningar på sådana problem kommer bland annat att leda till bättre förståelse av biologiska molekyler och i förlängningen nya mediciner. Proteinveckning är ett annat exempel på ett system med många möjligheter som snabbt blir svårt att hantera på en traditionell dator.

– De senaste fem åren har medfört dramatiska framsteg inom kvantsimulering och kvantberäkning. Inom dessa fält förbereder man sig nu för att skala upp till den nivå som krävs för att demonstrera en så kallad kvant-fördel (quantum advantage), det vill säga när en kvantprocessor utför en specifik uppgift som helt enkelt är utom räckhåll även för den mest kraftfulla klassiska superdatorn, säger Per Delsing.

Forskarskolor och internationell rekrytering

Tyngdpunkten inom både kvant- och AI satsningen ligger på långsiktigt kompetensbyggande genom att skapa stora forskarskolor och rekrytera unga forskare från resten av världen till Sverige. Tillsammans bidrar satsningarna till utbildning av cirka 200 nya doktorer och rekrytering av upp till 40 nya forskargrupper.

– Det är genom att satsa på långsiktig kompetensuppbyggnad och att attrahera de bästa unga forskarna som vi på sikt kan sätta Sverige på AI- och kvantteknologikartan. Det finns ingen genväg, genom grundforskningssatsningar säkras den infrastruktur som behövs för att andra aktörer och företag över tid ska kunna ta vid och utveckla applikationer och nya teknologier, säger Peter Wallenberg Jr.

 

Läs mer om Wallenberg Centre for Quantum Technology, WACQT på Chalmers webb

Läs mer om AI-satsning inom Wallenberg Autonomous Systems and Software Program, WASP på Linköpings universitets webb

Läs mer om AI-satsningen på KTH:s webb

Läs mer om WACQT på KTH:s webb

Film:

WASP Autonoma, självstyrande system och fordon – en ny industriell revolution

The Quantum Revolution En film av Chalmers