Instytut Matematyczny PAN: Matematycy mogą mieć wpływ na konkurencyjność polskiej gospodarki

0

Jeszcze 60 lat temu większość prowadzonych przez przemysł badań i prac rozwojowych bazowała na eksperymentach i prostych kalkulacjach. Rewolucja komputerowa sprawiła, że dzisiaj trudno wskazać wartościową społecznie lub ekonomicznie działalność, która nie wykorzystywałaby osiągnięć matematyki. Zakończona w ubiegłym tygodniu 144 edycja European Study Group with Industry (ESGI144) pokazała, że nie ma problemów biznesowych, których rozwiązania nie można powierzyć matematykom.

22 marca br. zakończył się matematyczny hackathon ESGI zorganizowany w Warszawie przez Instytut Matematyczna PAN przy współpracy z Ambasadą Brytyjską. ESGI miała numer 144, tyle bowiem edycji odbyło od pierwszego hackatonu zorganizowanego w Oxfordzie 50 lat temu. Matematycy (od studentów studiów doktoranckich po wybitnych profesorów) z różnych krajów europejskich przedstawili przygotowane po kilku dniach intensywnej pracy propozycje rozwiązania problemów biznesowych zdefiniowanych przez cztery działające w Polsce firmy – Fortum, KGHM, One2Tribe oraz RoomSage. Na ESGI144 ogłoszono, że publikacją raportów z tego i kolejnych ESGI będzie zajmował się od tej pory Cambridge University Press.

„Oczywiście są matematycy, którzy potrafią doskonale liczyć, ale w naszej dziedzinie to tylko poboczna umiejętność. Znaczna część matematyków nie zajmuje się obliczeniami przez większość swojej kariery. Matematyka to uniwersalny sposób opisu świata, a matematycy zastanawiają się, jak są połączone obiekty, jakie mają własności. Dlatego błędem jest myślenie, że matematyka może przydać się biznesowi tylko wtedy, gdy trzeba przetworzyć dane. Każdy problem, który wymaga zastanowienia się co, z czym i jak jest powiązane, co z czego wynika, to potencjalnie zadanie dla matematyka” – powiedział dr Kamil Kulesza, Chairman ESGI144 w Instytucie Matematycznym PAN.

Ważna funkcja ESGI

Na matematyce w coraz większym stopniu opierają się nauki biologiczne, fizyczne, inżynieryjne a nawet społeczne. Dodatkowo rosnące zbiory danych, uczenie maszynowe i sztuczna inteligencja – wszystko to sprawia, że znaczenie matematyki ciągle wzrasta i trend ten nabierze jeszcze dynamiki. Matematyka staje się dzisiaj jedną z najpotężniejszych technologii. Państwa i firmy, które tego nie dostrzegają, ryzykują, że przestaną się liczyć we współczesnym, w coraz większym stopniu cyfrowym świecie.

Dlatego tak wielkiego znaczenia nabierają wspólne działania biznesu, administracji publicznej, uniwersytetów i instytucji nauki na rzecz wspierania matematyki użytkowej, jak po polsku nazywa się często brytyjską industrial mathematics. Mogłoby się wydawać, że przełomowe osiągnięcia matematyczne wymagają teoretycznie jedynie kartki papieru i ołówka. Mogą przy tym powstawać na bezludnych wyspach. Wyzwaniem pozostaje jedynie potrzebny na to czas. Jeśli chcemy planowo przyspieszać innowacje i napędzać gospodarkę, potrzebna jest współpraca i wspomaganie transferu „technologii” z ośrodków akademickich do biznesu.

ESGI to sprawdzona w skali globalnej formuła spotkań roboczych, w trakcie których rozwiązywane są rzeczywiste problemy firm. To bardzo atrakcyjna metoda budowania współpracy świata nauki ze światem biznesu a zarazem miejsce, w którym czysta nauka tworzy wartości utylitarne, które przedsiębiorstwa mogą szybko wdrożyć w życie. W ESGI ciekawe jest nie tylko to, że matematycy mogą skonfrontować się z kluczowymi problemami świata biznesu. Stanowi ona także jedno z rozwiązań problemu finansowania nauki.

„Zwłaszcza w Polsce słychać narzekania wielu naukowców, że brakuje im środków na badania. ESGI wskazuje sposób optymalnego rozwiązania tego negatywnego zjawiska. Pracując nad problemami, które mają wartość biznesową, naturalne jest to, że jesteśmy odpowiednio wynagradzani. Dzięki temu nie trzeba zajmować się aplikowaniem o granty. Projekty stricte naukowe można finansować samodzielnie, nie licząc na pieniądze podatników. Przy tym nie tylko korzystamy z publicznych pieniędzy, ale też utrzymujemy dobre relacje ze społeczeństwem” – powiedział dr Kamil Kulesza.

Czytaj również:  Wybitni matematycy w 5 dni rozwiążą problemy zgłoszone przez firmy

Modele matematyczne w akcji – nad czym pracowano na ESGi144

Uczestnicy ESGI pracowali nad następującymi problemami.

Działająca w segmencie energetyki firma Fortum zgłosiła dwa projekty:

opracowanie modelu termicznego budynków, który wykorzystywałby informacje spływające w czasie rzeczywistym a także uwzględniał interakcje użytkowników; celem jego działania miało być zasilanie informacjami inteligentnego systemu sterowania podstacją cieplną, dostarczanie prawie na bieżąco informacji o komforcie termicznym do właścicieli mieszkań oraz stworzenie modelu podziału kosztów ogrzewania pomiędzy właścicieli mieszkań, który będzie adaptował się do realnej dystrybucji temperatury w budynku,

zaprojektowania modelu grywalizacyjnego, który wykorzystywałby informacje zwrotne od użytkowników do optymalizacji zarządzania energią cieplną w budynku. Z punktu widzenia użytkowników największą korzyścią miały być przede wszystkim mniejsze rachunki za energię cieplną a przy tym model miał uwzględniać (ale nie preferować żadnego z nich) także inne elementy: preferencje poszczególnych mieszkańców odnośnie komfortu termicznego, ich cele finansowe, a także świadomość ekologiczną.

Firma RoomSage zgłosiła projekt wyboru najlepszej metody segmentacji klientów hoteli, która pozwoliłaby na tworzenie spersonalizowanych ofert dla tych segmentów, które gwarantują najlepszą wartość w przeliczeniu na kliknięcie w reklamę internetową.

Firma One2Tribe zgłosiła projekt opracowania optymalnych scenariuszy minimalizowania stresu pracowników – członków dużych zespołów, przy założeniu, że maksymalizowana jest wartość biznesowa pracodawcy, a minimalizowany poziom stresu pracowników. Innymi słowy matematycy przygotowywali model, który dostarczałby odpowiedzi na pytanie: jak optymalnie zrealizować cele organizacji, a jednocześnie maksymalizować morale pracowników (w tym metodami pozapłacowymi), tak aby byli zaangażowani i chcieli pozostać w firmie.

„Przedstawione rozwiązanie jest modelem, którego poszukujemy. Bardzo podoba mi się to, że otrzymaliśmy ściśle matematyczne rozwiązanie, nieodnoszące się do konkretnego systemu informatycznego. Pierwszy krok, który chciałbym zrobić po otrzymaniu finalnego raportu, to przygotowanie projektu pilotażowego, który sprawdzi model w praktyce. Dlatego liczę, że wkrótce będziemy mogli współpracować na komercyjnych zasadach z osobami z zespołu ESGI, który pracował nad naszym problemem” – powiedział Wojciech Ozimek, prezes i współzałożyciel One2tribe, które zaproponowało projekt na ESGI144.

Zgłoszony przez KGHM projekt dotyczył stworzenia algorytmu umożliwiającego prognozowanie wystąpienia zjawisk sejsmicznych o określonej energii a także – w oparciu o stworzony algorytm – zbudowania metody selekcji parametrów operacyjnych pozwalających na prognozowanie zbliżających się i nieuniknionych zjawisk sejsmicznych w określonym czasie.

„W tegorocznej edycji ESGI projekty dotykały bardzo różnych obszarów matematyki. Niektóre korzystały z całego spektrum dostępnych narzędzi i teorii matematycznych, ale niektóre skupiały się na bardzo wąskich obszarach. Przykładowo w jednym z projektów zgłoszonych przez Fortum bazowano na wykorzystywanych w fizyce modelach matematycznych, modelowaniu przepływu ciepła, równaniach różniczkowych – to bardzo ciekawy kawałek matematyki. Bardzo się cieszę, że projekt ten spotkał się z dużym zainteresowaniem uczestników” – dodał dr Kamil Kulesza.