#TuesdAI: Inteligentna krawędź – jak AI przekształca globalny biznes energetyczny Shella

Wyobraźmy sobie człowieka, który pali papierosa, czekając przy pompie, by jego samochód dokończył tankowanie na stacji paliw Shell w Singapurze – nieświadomego, że jednym ruchem ręki mógłby spowodować pożar lub wybuch.

Lokalna kamera wideo przechwytuje scenę, a urządzenie znajdujące się wewnątrz stacji z zainstalowanym na pokładzie Microsoft Azure IoT Edge, korzystając ze sztucznej inteligencji może wykryć niepożądane zachowanie, obserwując wszystkie znajdujące się na obiekcie samochody, kierowców myjących szyby czy klientów kupujących przekąski etc. Wszystko, co wzbudzi jej niepokój może zostać skalsyfikowane jako potencjalne ryzyko niebezpieczeństwa. Jest to pierwsza linia obrony na krawędzi sieci, gdzie dane są przetwarzane natychmiast blisko miejsca ich gromadzenia, bez dostępu do chmury obliczeniowej. Co więcej, proste algorytmy uczenia maszynowego mogą zrezygnować z treści, które nie są z ich punktu widzenia interesujące. Jednocześnie mogą zostać przeszkolone w wykrywaniu innych incydentów wysokiego ryzyka: osób prowadzących lekkomyślnie, kradzieży czy niewłaściwego tankowania.

Budzące wątpliwość kadry są natychmiast przesyłane do chmury Microsoft Azure, która zasila bardziej wyrafinowane modele głębokiego uczenia (deep learning) oparte o sztuczną inteligencję. Mogą one np. zidentyfikować osoby palące i podnieść natychmiastowy alarm na pulpicie nawigacyjnym na stacji, dzięki czemu kierownik stacji może podjąć działania w celu wyłączenia pompy przed wyrządzeniem szkody.

Projekt pilotażowy, który obecnie działa na dwóch stacjach benzynowych w Tajlandii i Singapurze, jest tylko jednym z przykładów tego, w jaki sposób Shell integruje technologię sztucznej inteligencji, przetwarzania w chmurze i Internetu rzeczy (IoT) we wszystkich aspektach swojej działalności energetycznej. Od pól naftowych i gazu ziemnego, przez pompę gazową, po elektryczne stacje ładowania, firma Shell opracowała najnowocześniejsze technologie, które zwiększają bezpieczeństwo i wydajność, oszczędzają pieniądze oraz pomagają pracownikom komunikować się i dzielić rozwiązaniami w skali globalnej.

W celu przyspieszenia cyfrowej transformacji w skali globalnej, Shell wybrał platformę C3 IoT i chmurę Microsoft Azure, aby zasilić nową, ogólnofirmową platformę sztucznej inteligencji. Ponadto firma planuje wdrożyć platformę Shell AI dla szerokiego wachlarza aplikacji, począwszy od przewidywania, kiedy setki tysięcy urządzeń w morskich centrach produkcyjnych, rafineriach lub odwiertach będą wymagać konserwacji. Pozwoli to na dotarcie części i zasobów do odległych lokalizacji zanim pojawią się problemy.

„Nowe możliwości w pracy z danymi, które pojawiły się w ciągu ostatnich kilku lat otwierają niesamowite możliwości we wszystkich aspektach tego, co robimy w firmie” – powiedział Yuri Sebregts, wiceprezes Shell ds. Technologii. „W pierwszej kolejności pomogą nam skalować rozwiązania, które już rozwijaliśmy” – dodaje.

„Dla przykładu, obecnie możemy przewidzieć z 24 lub 48 godzinnym wyprzedzeniem, kiedy kompresor jest zagrożony awarią, co dotychczas nie było łatwe do przeprowadzenia, pomimo całego oprzyrządowania, w jakie wyposażone są te złożone maszyny. Udowodniliśmy działanie tego rozwiązania na kilkudziesięciu sprężarkach, a możliwość wyskalowania mechanizmu do dziesiątków tysięcy maszyn na całym świecie byłaby ogromnie pomocna” – dodał Sebregts.

Partnerstwo C3 IoT i Microsoft pozwala firmom agregować i łatwo wizualizować dane w czasie rzeczywistym z całej ich działalności biznesowej, a także daje użytkownikom szansę wyboru z szerokiej gamy inteligentnych rozwiązań. Ostatecznie Shell planuje zastosować platformę do innych zadań związanych z uczeniem maszynowym, wizją komputerową i przetwarzaniem języka naturalnego.

To tylko jeden ze sposobów, w jaki Shell i Microsoft współpracują, aby pomóc w cyfrowym przekształceniu firmy, która zatrudnia 85 000 osób w 70 krajach, zarządza krytyczną infrastrukturą energetyczną na całym świecie i obsługuje globalnie 44 000 stacji benzynowych.

„Oprócz analityków danych, Shell zatrudnia również tysiące pracowników, którzy są ekspertami w zakresie usprawniania wierceń, podwodnych poszukiwań lub prac nad alternatywnymi paliwami. Wszyscy oni potrzebują platformy danych i sztucznej inteligencji, która jest prosta w obsłudze i pozwala im szybko wprowadzać innowacje” – powiedział Rohan Kumar, wiceprezes Microsoft ds. Platformy Azure Data. „Pracownicy chcą mieć możliwość zbierania danych i korzystania z platformy, dzięki której dostają gotowe wyniki, zgodnie ze swoimi oczekiwaniami” – dodał Kumar.

AI – możliwości są nieograniczone

Shell szukał także rozwiązania, które mogłoby zidentyfikować potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa na stacjach należących do firmy w ogromnym strumieniu danych przechwytywanych przez kamery wideo z obiegiem zamkniętym. Zrobiłby to wystarczająco szybko, aby pracownicy mogli odpowiedzieć i wyeliminować potencjalne problemy. Technologie oferowane przez innych dostawców usług w chmurze były zbyt wolne, ponieważ przesyłały i przetwarzały całą objętość danych wideo w chmurze.

Ponieważ rozwiązanie Microsoft wykorzystuje Azure IoT Edge, Azure IoT Hub i Azure Databricks do przetwarzania dużej ilości danych w miejscu instalacji i przesyła tylko kadry wymagające bardziej zaawansowanego przetwarzania z wykorzystaniem sztucznej inteligencji, prawie cały czas opóźnienia został wyeliminowany. W projekcie pilotażowym pracownicy są również w stanie przekazać informacje zwrotne na temat tego, jak dobrze system sobie radzi, pozwalając modelowi uczyć się z każdego kolejnego scenariusza.

Eksperci ds. produktów uczą maszyny skomplikowanych zadań

Shell współpracuje także z inżynierami Microsoft przy projekcie wykorzystującym sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe w celu poprawy wykonywania odwiertów. Przemysł naftowy i gazowy wypracował efektywne schematy oszczędności kosztów, a także dotarł do nowych zasobów ropy i gazu na lądzie. Wszystko to dzięki zmianie tradycyjnych metod wiercenia – z pionowego na poziome.

„Geonawigacja (geosteering) polega na dokładnym umiejscowieniu poziomej studni i przemieszczaniu jej w taki sposób, by pozwoliła na dotarcie nawet do najgłębszych skał zawierających ropę i gaz. Zdalne technologie wiertnicze Shella znacznie przyczyniły się do rozwoju tej technologii, jednak wciąż klasyfikują się jako skomplikowane i pracochłonne. Od wysoko wykwalifikowanych specjalistów wymagają podejmowania decyzji 24 godziny na dobę.

Shell Geodesic™ zostało opracowane w domowych warunkach przez naukowców zajmujących się sztuczną inteligencją. Rozwiązanie wykorzystujące AI znacznie poprawia dokładność i spójność kontroli odwiertu, co pozwala na dotarcie do lepszych zbiorników ropy i gazu. Shell Geodesic™ zawiera symulator wiercenia, który oferuje przyjazny dla użytkownika interfejs oraz pakiet technologii machine learning i algorytmów sterowania. Dzięki niemu, geolodzy mają lepszy wgląd w warstwy skał i pokłady ropy oraz gazu.

Część modułu jest oparta na strukturze uczenia maszynowego opracowanej przez przejętą przez Microsoft firmę Bonsai. Struktura pozwala ekspertom o niewielkim doświadczeniu w dziedzinie data science lub sztucznej inteligencji, na komunikację ich oczekiwań wprost do programu, który następnie zrealizuje ich żądania za pomocą inteligentnego agenta, prezentując wyniki w sposób, który pozwoli użytkownikom wykonywać ich pracę z powodzeniem.

Zespół Microsoft pracuje nad połączeniem naukowej ekspertyzy z deep reinforcement learning – gałęzią sztucznej inteligencji, która umożliwia modelom naukę zachowań opartych na doświadczeniach, a nie na precyzyjnie określonych danych.

Platforma Bonsai wykorzystuje metody uczenia maszynowego w tle – tłumaczenie instrukcji na algorytmy, tworzenie sieci neuronowych oraz naukę pożądanych reakcji. Za jej sprawą powstał inteligentny agent, który w trakcie sprawdzania konceptu działania opracował optymalny sposób sterowania wiertłem przy pomocy symulowanego środowiska wirtualnych szybów 2D.

Poprawa zaangażowania pracowników

Cyfrowa transformacja Shell nie ogranicza się jednak wyłącznie do studni, rurociągów i innych instalacji. Zmienia także sposób, w jaki pracownicy rozmieszczeni na całym świecie mogą się między sobą porozumiewać.

Kiedy zespół komunikacji wewnętrznej Shell zaczął poszukiwać metod zwiększających zaangażowanie pracowników i umożliwiających wspólne dzielenie się informacjami, zdecydował się na połączenie inteligentnych narzędzi oferowanych w ramach Microsoft Office365: Yammer, Stream i SharePoint Online.

Liderzy zaczęli używać Stream, usługi wideo dla przedsiębiorstw, aby kontakt z pracownikami miał bardziej osobisty i autentyczny charakter. Poza komunikacją szef-pracownik, wszyscy mogli łatwo dzielić się najlepszymi praktykami lub analizować udany projekt.

Wideo można łatwo publikować w repozytorium współpracy na SharePoincie oraz na komunikatorze Yammer, korporacyjnej sieci społecznościowej, która umożliwia pracownikom prowadzenie rozmów w całej organizacji i zapewnia liderom wgląd w to, czego pracownicy doświadczają na co dzień. Ponad trzy czwarte pracowników Shell korzysta teraz z usługi Yammer, a średnio 4000 dołącza do niej każdego miesiąca. Dyskusje pomagają ujednolicić rozproszone zespoły na całym świecie, wspólnie rozwiązywać problemy i wspierać otwartą komunikację między grupami, które wcześniej miały znikomy kontakt.

Przykładowo, pracownicy zatrudnieni na platformie wiertniczej u wybrzeża Australii mogą podczas nocnej zmiany użyć programu Yammer, aby powiadomić kolejną załogę o wszelkich problemach, których doświadczą. Mają również możliwość sprawdzenia, czy ktoś pracujący w innym miejscu na świecie może zaproponować alternatywne rozwiązanie.

„Te narzędzia pozwalają ludziom łączyć się ze sobą, uczyć się od siebie nawzajem, szybciej dostrzegać nowe możliwości i wzmacniać dotychczasowe umiejętności” – powiedział Sebregts. „W przeszłości ktoś wykonujący moją pracę podróżował po całym świecie i jedynie raz na kwartał mógł wysyłać e-mail ze swoimi spostrzeżeniami i wnioskami. Dziś wchodzimy w nową erę komunikacji – jest otwarta, natychmiastowa, nowoczesna, szybka i naprawdę bardzo mi się podoba”.