Norge er verdensledende på bildeanalyse med kunstig intelligens

«Visual Intelligence» er et nytt norsk forskningssenter for utvikling av nye metoder innen bildeanalyse. Det gjøres ved hjelp av maskinlæring og kunstig intelligens. Senteret skal bidra til å løse viktige samfunnsutfordringer innen helse, ressursstyring og miljøovervåking. Virksomheten spenner bredt og forskningen er i verdenstoppen.

«Visual Intelligence» er et tett samarbeid mellom flere forskningsmiljøer, kommersielle selskaper og offentlige institusjoner. Mange organisasjoner sitter på store mengder bildedata, men trenger gode metoder til analysen slik at de bedre kan utnytte dataene og hente ut mest mulig viktig informasjon. Her er forskningen til «Visual Intelligence» høyaktuell:

– Fellesnevneren for virksomheten vår er at vi arbeider med bildeanalyse hvor vi leter etter strukturer i bildene. Det spesielle er at vi analyserer bilder av det øyet vanligvis ikke ser. Med dette mener vi for eksempel bilder fra innsiden av kroppen ved hjelp av røntgen, MR eller ultralyd. Andre eksempler kan være seismikk som avbilder geologien under havbunnen, bilder tatt fra satellitter i verdensrommet eller bilder fra ekkolodd som viser fisk under vann, sier Anne Solberg, som er professor i signal- og bildeanalyse på Universitetet i Oslo og er en av to nestledere i «Visual Intelligence.»

Ulike partnere og problemstillinger, men samme metodikk

Alle senterets partnere har behov som gjør at de trenger en veldig god og presis automatisk bildeanalyse som kan håndtere store mengder komplekse digitale bildedata.

– Det unike med vårt konsept er at partnerne har felles utfordringer på tvers av bruken knyttet til å utnytte tilgjengelig bildedata fullt ut. «Visual Intelligence» samler domenekunnskap og ekspertise innen bildeanalyse, maskinlæring og kunstig intelligens. På den måten skaper vi synergier på tvers av fagfelt, forklarer Robert Jenssen. Han er professor ved UiT Machine Learning Group ved UiT Norges arktiske universitet i Tromsø og senterleder for «Visual Intelligence.»

Jenssen påpeker at selv om bildedataene kommer fra helt ulike kilder, bygger likevel grunnblokkene for hvordan dataene kan analyseres på de samme prinsippene. Derfor kan modellene bygges opp med mange fellestrekk, og forskerne kan dra stor nytte av samarbeidet på tvers av helt forskjellige bruksområder.

Fire innovasjonsområder

Forskningspartnerne i «Visual Intelligence», er UiT Norges arktiske universitet, Universitetet i Oslo (UiO) og Norsk Regnesentral. I tillegg består senteret av åtte partnere fra privat og offentlig sektor som er med i samarbeidet og vil utnytte forskningen til å skape nye innovasjoner.

De fire innovasjonsområdene man jobber med ved senteret i dag er helse, energi, marin og jordobservasjon. Line Eikvil, som er forskningsleder for bildeanalyse og maskinlæring ved Norsk Regnesentral og nestleder i «Visual Intelligence» forklarer:

– Et eksempel på en partner er GE Vingmed Ultrasound, som utvikler skannere for ultralydundersøkelse av hjertet. De ønsker å lage enda mer intelligente verktøy for hjertescanning. Legene ønsker blant annet å måle størrelser inni hjertet på bakgrunn av ultralydbildene, men det kan ta ganske lang tid å måle disse manuelt. Derfor ønsker de bedre måleverktøy som gjør dette automatisk. Dette er et område der vår forskning kommer inn, forklarer Eikvil.

En annen bruk også innen helse, er å benytte bildeanalyse for å finne og karakterisere kreftsvulster basert på ulike typer medisinske avbildningsmetoder. Dette er sentralt for partnerne Universitetssykehuset i Nord-Norge (UNN), Helse Nord IKT og Kreftregisteret. Formålet er å gi spesialistene støtteverktøy for å kunne si mer, for eksempel om spredning av kreft eller kunne måle endringer i svulster uten å måtte operere eller gå inn i kroppen.

Havforskningsinstituttet deltar også i «Visual Intelligence.» De ønsker å finne metoder som gjør det mulig å gjenkjenne mønstre i akustiske data fra ekkolodd. Det er ønskelig for å artsbestemme fisk og bruke løsningene til å estimere bestanden av ulike fiskeslag.

Equinor, som også er partner, ønsker å se på det som er under havbunnen. Sammen med dem jobber senteret derfor på tilsvarende måte for å gjenkjenne mønstre i seismikkdata. Partnerne Kongsberg Satellite Services (KSAT) og Terratec kartlegger jordas og havets overflate sett fra fly og satellitt.

– Dermed strekker virksomheten vår seg fra langt under havbunnen til langt opp i atmosfæren når vi forsker på nye metoder for analyse av billeddata fra satellitter for jordovervåking, tilføyer Robert Jenssen.

Spesielle utfordringer

Maskinlæring trenger både store mengder bilder og kunnskap om hva disse inneholder for å lære å gjenkjenne objekter og strukturer i nye og ukjente bilder. For noen problemstillinger, som eksempelvis ansiktsgjenkjenning, kan det være forholdsvis enkelt å skaffe nok slike data. For problemstillingene i «Visual Intelligence» derimot, hvor dataene er mer komplekse og tolkningen av innholdet krever ekspertise, kan det ofte være vanskelig å skaffe nok slik detaljert kunnskap eller tolkning. Det gjelder for eksempel når man ser inn i menneskekroppen, ned i havet, under havbunnen eller på jordoverflaten fra satellitt. Dette gjør at man må utvikle smarte og gode metoder som kan utnytte det som finnes av tolkede data best mulig, sier sjefsforsker Line Eikvil. Hun sier dette er en av de store utfordringene som er helt sentrale for det senteret driver med. Når KSAT overvåker havområdene våre, vil de ha stor nytte av at algoritmen både finner områder hvor det kan være oljesøl og forklarer hvorfor disse områdene ble markert.

– Dette er et eksempel på forklarbar kunstig intelligens, en forskningsutfordring som også er felles for alle våre partnere, sier Jenssen.

En omfattende virksomhet

«Visual Intelligence» er et Senter for forskningsdrevet innovasjon med finansiering fra Norges Forskningsråd på nesten 100 millioner kroner i perioden 2020 – 2028. I tillegg bidrar forskningspartnerne og brukerpartnere med store egne midler, og på toppen av dette kommer ressursene til deres egen forskningstid. Totalt er det rundt 100 personer som til enhver tid er involvert i senteret som egentlig er spredt fysisk over hele landet, men som alle arbeider innenfor den faste strukturen som senteret utgjør.

Fremst i verden

I et utdanningsperspektiv er virksomheten i «Visual Intelligence» viktig for studenter som får jobbe med virkelige problemstillinger fra næringslivet og offentlig sektor. På den måten får studentene og forskerne i senteret mulighet til å knytte nye kontakter mellom næringsliv og akademia. Senteret har også samarbeid med andre fagmiljøer og forskere over hele verden, noe som bidrar til nye impulser.

– Vi er faktisk fremst i verden på området visuell intelligens – dyp læring fra bilder, og vi publiserer på de mest prestisjefylte stedene globalt. Men den langsiktige suksessen vil først kunne bedømmes når vi ser hvordan vår forskning og innovasjon har bidratt til verdiskapning for dem vi utvikler løsninger sammen med. Det er det egentlige stempelet på at vi lykkes, avslutter de samstemte forskerne.

Tekst: Tom Backe