Několika klíčovými faktory – jedním z nich je skutečnost, že 90 % všech vědců, kteří kdy žili na Zemi, žije v dnešní době. Naše znalosti se každých 17 let zdvojnásobují.

Pohled do historie ukazuje, jak dramaticky se tempo technologického rozvoje zrychlilo. Do 15. století byl technologický pokrok pomalý, ale mezi rokem 1950 a 2000 se vývoj stal extrémně rychlým. Zatímco mezi zemědělskou a průmyslovou revolucí uplynulo 8 tisíc let, mezi průmyslovou revolucí a vynálezem žárovky to bylo již jen 120 let. Od vynálezu žárovky k přistání na Měsíci uběhlo 90 let a mezi přistáním na Měsíci a vznikem webu pouhých 22 let. A od webu jsme se k sekvenování lidského genomu dostali za 9 let.

Působí to na mě až zneklidňujícím dojmem. Předbíhají technologie člověka a jeho biologické schopnosti s nimi držet krok?

Skutečně, současný vývoj technologií může působit zneklidňujícím dojmem, protože technologie se vyvíjejí exponenciálně, zatímco lidská adaptace se vyvíjí spíše lineárně. Po celou historii byla lidská schopnost přizpůsobit se technologickému pokroku na vyšší úrovni než samotný technologický rozvoj. Mnohé studie ukazují, že k prosperitě vede rovnováha mezi vzděláním, adaptací a rozvojem technologií.

Teď se však karta obrací – technologie se vyvíjejí rychleji, než se lidé dokážou přizpůsobit, což může vést k ekonomickým a sociálním problémům. Hlavní roli v tomto procesu hraje fenomén exponenciality, který lidé nejsou schopni plně vnímat, což se ukázalo i při šíření covidu. Naše mysl je přirozeně nastavená na lineární způsob myšlení a vnímání světa.

Přesto zůstávám technooptimistou. Věřím, že se naučíme s novými technologiemi žít a integrovat je do našich životů. Například Google založil Singularity University, jejímž cílem je připravit lídry na využívání exponenciálních technologií při řešení globálních výzev a formování budoucnosti.

Myslím, že už ne. Technologický pokrok se nyní jeví jako nevyhnutelný, podobně jako přírodní zákony. Můžeme o něm diskutovat, ale nemáme možnost ho zastavit. Rychlost vývoje je navíc poháněna a umocňována umělou inteligencí. Lidé jsou stále více závislí na technologiích, které vytvářejí a udržují prostředí, ve kterém žijí. Tato závislost jen dále posiluje nevyhnutelnost dalšího rozvoje technologií.

Chtěl jsem lidem přiblížit, co je to inženýrství a jak se bude vyvíjet. Odborníci stále více diskutují o technologické singularitě jako důsledku exponenciálního rozvoje technologií. Mnozí ji spojují s vytvořením superinteligentního stroje, který dalece překoná lidské kognitivní výkony prakticky ve všech oblastech. Je obtížné předpovědět, co se vlastně může stát, protože do singularity všechen pokrok poháněl lidský intelekt, po ní ho bude pohánět nadlidský intelekt, jehož činění bude nad naše chápání. Takový stroj by mohl způsobit „inteligenční explozi“, kdy by inovace probíhaly v extrémně rychlých cyklech, a nikdo netuší, jak by to ovlivnilo lidstvo.

Pokud se vrátíme k původní otázce, je jasné, že způsob navrhování se v budoucnosti výrazně změní – stroje skutečně budou navrhovat stroje. Otázkou pouze je, kdy k tomu dojde. Prvním krokem je generativní navrhování. Konstruktér si pro navrhovaný objekt nejprve vytvoří virtuální návrhový prostor a definuje specifické parametry a omezení, které musí návrh splňovat. Algoritmus pak inteligentně prozkoumává možné varianty v rámci těchto parametrů. Výsledkem je prostor řešení, který obsahuje širokou škálu efektivních a optimalizovaných návrhů, z nichž konstruktér nebo jiný algoritmus vybere ten nejvhodnější. Tvary takto navržených součástí jsou často organické a komplexní, těžko vyrobitelné konvenčními výrobními postupy. Proto se zde často uplatňují aditivní technologie.

Dalším krokem pak bezesporu bude využití obecné umělé inteligence, která má potenciál přinést kreativitu. K tomu může dojít v horizontu cirka pěti let.

Ano, částečně přicházíme o kontrolu nad konstrukčním procesem, protože automatizované nástroje často fungují jako „černé skříňky“, kde není snadno možné zpětně vysledovat jednotlivé kroky vedoucí k finálnímu řešení. Nicméně na konci konstrukčního procesu musí vždy stát člověk, který kriticky posoudí, zda výsledný stroj splňuje stanovené cíle a je bezpečný. To platí i pro technologie, jako je ChatGPT – je to skvělá věc, ale občas halucinuje, když poskytuje zavádějící odpovědi vycházející z pravděpodobnostního modelu.

Generativní navrhování se využívá v několika klíčových odvětvích, včetně letectví, automobilového průmyslu, zdravotnictví, architektury a spotřební elektroniky. Třeba NASA využila genetických algoritmů při návrhu antén pro satelit vypuštěný v rámci projektu Space Technology 5.

Nebo americká automobilová společnost Czinger Vehicles intenzivně využívá generativní navrhování a aditivní výrobu při vývoji svých vozidel. Jejich vlajkový model, Czinger 21C, je průkopnickým příkladem toho, jak generativní navrhování může přinést inovativní řešení v oblasti automobilového inženýrství. Firma plánuje vyrobit celkem 80 vozů, přičemž cena se pohybuje kolem 2 milionů dolarů za kus. To je cena, kterou „early adopters“ musí zaplatit za přístup k průlomovým technologiím a inovacím.

V roce 1977 získal americký vědec Stephen L. Thaler patent na tzv. kreativní stroj, který využívá dvě neuronové sítě – jedna neuronová síť generuje varianty řešení, zatímco druhá síť tyto varianty analyzuje, vyhodnocuje a vybírá ty nejlepší. Vznikla o tom zajímavá kniha The Genie in the Machine od Roberta Plotkina. Jen praktická aplikace je jediná – kartáčková hlava Cross Action pro elektrické zubní kartáčky Oral-B, jejíž konstrukce se liší od ostatních tím, že vlákna jsou zkosená pod úhlem 16 stupňů. Jedná se o jeden z mála výsledků generativního navrhování, který mnozí z nás dnes běžně používají.

To je dost zásadní otázka. V letech 2018 a 2019 požádal Stephen L. Thaler o patent na kontejner na potraviny s fraktální strukturou povrchu, který byl vynalezen pomocí nové generace kreativního stroje. Patentové přihlášky byly podány ve více jurisdikcích, včetně USA, Velké Británie, Evropy, Austrálie a Jižní Afriky, přičemž jako vynálezce uvedl Thaler místo sebe svůj stroj.

Nejprve všechny patentové úřady přihlášky s uvedením stroje jako vynálezce odmítly. Thaler následně inicioval soudní procesy, které vedly k tomu, že v roce 2021 soudy v Jižní Africe a Austrálii rozhodly ve prospěch uznání stroje jako vynálezce. Toto průlomové rozhodnutí přináší s sebou ale i nové problémy.

Řadu právně-etických otázek. Především kdo je skutečným vlastníkem patentu – zda ten, kdo stroj navrhl, ten, kdo jej provozuje, nebo někdo jiný. Je také nejasné, kdo nese odpovědnost za chyby nebo škody způsobené vynálezem vytvořeným strojem.

V USA již existuje povolání prompt engineer – odborník, který se zaměřuje na vytváření, ladění a optimalizaci vstupních pokynů (promptů) pro jazykové modely, aby tyto systémy generovaly co nejpřesnější, nejrelevantnější a nejefektivnější výstupy. Na pracovních portálech, jako jsou LinkedIn a Indeed, lze najít desítky až stovky pracovních nabídek s platy mezi 150 000 až 300 000 dolarů ročně.

Americká konzultační firma McKinsey & Company odhaduje, že do roku 2030 by umělá inteligence mohla vést ke ztrátě až 800 milionů pracovních míst. I když jiné odhady nejsou tak pesimistické, je nezbytné připravovat studenty na budoucí trh práce tak, aby se v následujících 20 letech vyhnuli nezaměstnanosti.

V USA se každoročně zveřejňují různé žebříčky nejoblíbenějších povolání. Když je porovnáte s odstupem 10 let, zjistíte, že se shodují jen zřídka. Důležitá je flexibilita vzdělání. Stále platí to, co napsal americký futurolog Alvin Toffler ve své slavné knize Future Shock z roku 1970. Negramotní 21. století nebudou ti, kteří neumí číst a psát, ale ti, kteří se neumí učit, odnaučovat a znovu učit.

To je klíč ke vzdělání ve věku umělé inteligence. Úkolem školy je především rozvíjet kritické myšlení a tvůrčí schopnosti, protože v budoucnu budou klíčové zejména obecné a kontextuální dovednosti.

Pokud chceme skutečně posunout hranice technického vzdělávání, musíme se inspirovat u nejlepších. Analyzovali jsme studijní programy na prestižních světových univerzitách, jako jsou MIT a Aalborg University. Tyto instituce mají vynikající systém projektově orientované výuky, kde studenti v malých skupinách řeší reálné inženýrské problémy a efektivně aplikují získané teoretické znalosti v praxi. Tento přístup rozvíjí kritické, kreativní a inovativní myšlení, což z absolventů činí flexibilní odborníky, kteří se dokáží uplatnit v různých technických oblastech a stát se lídry.

Proto jsme se rozhodli zavést tento moderní koncept výuky i na naší univerzitě. V posledních dvou letech jsme pracovali na přípravě nového bakalářského studijního programu Konstrukční inženýrství. Věřím, že tento program je nejen v České republice, ale i v celé střední Evropě jedinečný a dobře připraví naše budoucí absolventy na rychle se měnící svět plný nových technologických výzev.

(mar)

S přednáškou Budou stroje navrhovat stroje? vystoupil Martin Hartl na Meltingpotu v rámci červencového hudebního festivalu Colours of Ostrava. Experti z VUT nabídli na akci festivalovému publiku celkem pět přednášek o vysoce aktuálních tématech. 


Diskuzní fórum Meltingpot bylo součástí doprovodného programu ke 125. výročí VUT.