10th Αύγουστος 2020

ScienceLab.Gr

Science Communication

Ο Δρ. Τζοβάρας Δημήτριος στο ScienceLab.gr

Η ενότητα των συνεντεύξεων διακεκριμένων επιστημόνων έχει ως στόχο να δοθεί ένα κίνητρο σε νέους επιστήμονες ή δυνητικούς ερευνητές που θέλουν να αφιερώσουν την καριέρα τους στις επιστήμες. Επιτυχημένοι και διακεκριμένοι επιστήμονες στο τομέα τους, μας αναδεικνύουν τα θετικά της επιστημονικής κοινότητας και τις πιθανές δυσκολίες της επιστημονικής έρευνας, ενώ δίνουν τα απαραίτητα κίνητρα και εφόδια στους μελλοντικούς ερευνητές της χώρας. Στόχος μας είναι η έμπνευση.

Ο Δρ. Δημήτριος Τζοβάρας είναι Ερευνητής Α’ Βαθμίδος και Διευθυντής του Ινστιτούτου Τεχνολογιών Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών (Ι.Π.ΤΗΛ) του Εθνικού Κέντρου Έρευνας και Τεχνολογικής Ανάπτυξης (Ε.Κ.Ε.Τ.Α.).


Πείτε μας λίγα λόγια για την επαγγελματική σας πορεία μέχρι σήμερα. Πως επιλέξατε τον επιστημονικό σας κλάδο;

Τ.Δ.: Είμαι απόφοιτος του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ, της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης (ΤΗΜΜΥ/ΑΠΘ), το 1992. Το 1997 αναγορεύτηκα Διδάκτορας από το ίδιο Τμήμα, αφού εκπόνησα Διδακτορική Διατριβή υπό την επίβλεψη του Καθηγητή Μιχάλη Γεράσιμου Στρίντζη. Διετέλεσα ως το πρώτο μέλος της ομάδας που στελέχωσε το Εργαστήριο Επεξεργασίας Πληροφοριών του ΤΗΜΜΥ/ΑΠΘ, το οποίο αποτέλεσε τη θερμοκοιτίδα του Ινστιτούτου Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών (ΕΚΕΤΑ/ΙΠΤΗΛ), όπου εργάζομαι έως σήμερα. Εργάστηκα ενεργά στο εργαστήριο επί οκτώ (8) συνεχή χρόνια (1992-1999), στην αρχή ως υποψήφιος διδάκτορας και στη συνέχεια ως κύριος μεταδιδακτορικός ερευνητής, υλοποιώντας βασική και εφαρμοσμένη έρευνα στα επιστημονικά πεδία της ανάλυσης εικόνας, επεξεργασίας σήματος, τρισδιάστατων γραφικών, κτλ. στα πλαίσια υλοποίησης έργων χρηματοδοτούμενων από την Ευρωπαϊκή Κοινότητα. Υπήρξα ο πρώτος Κύριος Ερευνητής που εκλέχτηκε στο ΕΚΕΤΑ/ΙΠΤΗΛ από την ίδρυσή του, το 2000, ενώ στη συνέχεια εξελίχθηκα σε όλες τις επόμενες βαθμίδες, ενώ από το Μάρτιο του 2010 ανέλαβα τη θέση του Διευθυντή Έρευνας. Από τον Οκτώβριο του 2013, εκλέχτηκα Διευθυντής του ΕΚΕΤΑ/ΙΠΤΗΛ, θέση την οποία κατέχω έως σήμερα.

Η επιλογή του επιστημονικού μου κλάδου βασίστηκε στο μεγάλο ενδιαφέρον που είχα από παιδί για τις νέες τεχνολογίες και τον ανεξερεύνητο τότε χώρο της πληροφορικής. Η δυνατότητα να μπορέσεις να προγραμματίσεις ένα μικροεπεξεργαστή για να κάνει μια συγκεκριμένη ενέργεια, καθώς επίσης και το να μπορέσεις να κάνεις μια μηχανή να σκέφτεται και να αποφασίζει, ήταν για μένα η κινητήριος δύναμη για να ακολουθήσω τις σπουδές του ηλεκτρολόγου μηχανικού και μηχανικού υπολογιστών. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον στα πρώτα βήματα της καριέρας μου έδειξα για τον τομέα του υλικού (H/W), της κατασκευής δηλαδή συσκευών που με κατάλληλο προγραμματισμό μπορούσαν να λειτουργήσουν ως αισθητήρες μέτρησης φυσικών μεγεθών και να επικοινωνήσουν με άλλες αντίστοιχες συσκευές ή και με έναν υπολογιστή που αναλάμβανε να επεξεργαστεί τα δεδομένα. Η δυνατότητα των μηχανικών να εφευρίσκουν λύσεις σε πολύπλοκα προβλήματα συνδυάζοντας γνώσεις εφαρμοσμένων μαθηματικών, φυσικής και επιστήμης της πληροφορικής ήταν για μένα  ο κύριος παράγοντας που με ώθησε στο συγκεκριμένο επιστημονικό κλάδο.

Η δυνατότητα να μπορέσεις να προγραμματίσεις ένα μικροεπεξεργαστή για να κάνει μια συγκεκριμένη ενέργεια, καθώς επίσης και το να μπορέσεις να κάνεις μια μηχανή να σκέφτεται και να αποφασίζει, ήταν για μένα η κινητήριος δύναμη για να ακολουθήσω τις σπουδές του ηλεκτρολόγου μηχανικού και μηχανικού υπολογιστών.

Δημήτριος Τζοβάρας

Ποια είναι τα κύρια ερευνητικά σας ενδιαφέροντα;

Τ.Δ.: Η ενασχόλησή μου με την έρευνα ξεκίνησε το 1992, όταν άρχισε και η συνεργασία μου με τον επιβλέποντα του διδακτορικού μου, διεθνούς εμβέλειας επιστήμονα, Μιχάλη Στρίντζη, την απώλεια του οποίου βιώσαμε το 2019. Αντικείμενο της έρευνάς μου ήταν η συμπίεση πληροφορίας πολυμέσων, δηλαδή εικόνων, βίντεο και δεδομένων τριών και τεσσάρων διαστάσεων. Οι ταχύτητες μετάδοσης δεδομένων και η περιορισμένη χωρητικότητα των αποθηκευτικών μέσων της εποχής καθιστούσε το πρόβλημα της κωδικοποίησης και συμπίεσης δεδομένων πολύ σημαντικό. Ωστόσο σε μια δεκαετία, το πρόβλημα της κωδικοποίησης δεδομένων ανήχθη σε πρόβλημα κατανόησης του περιεχομένου και εξαγωγής σημασιολογικής πληροφορίας από το περιεχόμενο.

Έτσι, το κύριο αντικείμενο της έρευνάς μου αποτέλεσε και αποτελεί ως σήμερα ο τομέας της όρασης με υπολογιστή (computer vision) καθώς και οι εφαρμογές της στις επιστημονικές περιοχές της ρομποτικής, της επαυξημένης πραγματικότητας, της αλληλεπίδρασης ανθρώπου-υπολογιστή και της ανάλυσης πολυμεσικών δεδομένων. Μεγάλο τμήμα της έρευνάς μου αφορά την επαύξηση της πραγματικότητας με πληροφορία που μπορεί να προέρχεται από αισθητήρες διαφόρων ειδών η οποία συλλέγεται μέσω του διαδικτύου των πραγμάτων. Τα τελευταία χρόνια η κύρια ερευνητική ενασχόλησή μου αφορά την εισαγωγή προηγμένων τεχνολογιών τεχνητής νοημοσύνης στην επίλυση πολύπλοκων και πολυπαραμετρικών προβλημάτων όρασης με υπολογιστή. Βασική έρευνα απαιτείται στο συνδυασμό πιθανοτικών μεθόδων με τεχνικές βαθιάς μάθησης με τρόπο ώστε να εξασφαλίζουν ότι το αποτέλεσμα θα είναι εξηγήσιμο, κατανοητό δηλαδή από τους ανθρώπους. Η εξηγήσιμη τεχνητή νοημοσύνη (explainable artificial intelligence) είναι ο τομέας της έρευνας που έχει στόχο να σταματήσουμε να θεωρούμε τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης ως μαύρα κουτιά, τα οποία με ακατανόητο για τους ανθρώπους τρόπο επεξεργάζονται τα δεδομένα εισόδου και καταλήγουν σε συγκεκριμένες αποφάσεις.


Ποια είναι η πιο σημαντική σας στιγμή στην επιστημονική σας καριέρα μέχρι σήμερα;

Τ.Δ.: Ιδιαίτερα σημαντική στιγμή στην καριέρα μου έως σήμερα αποτέλεσε η ενασχόλησή μου με τον τομέα της έρευνας σε νέες μεθόδους τεχνητής νοημοσύνης στον τομέα της όρασης με υπολογιστή για την υλοποίηση ενός καινοτόμου ρομποτικού οικιακού βοηθού, ικανού να παρέχει προνοητική και ταυτόχρονα διακριτική βοήθεια στην οικιακή καθημερινότητα ηλικιωμένων ατόμων (με έμφαση στους ηλικιωμένους με  ήπια νοητική διαταραχή (ΗΝΔ) και άνοια). Η αναγνώριση αντικειμένων σε δύσκολα περιβάλλοντα και η παρακολούθηση και αναγνώριση καθημερινών δραστηριοτήτων του χρήστη αποτέλεσαν τις κύριες ερευνητικές κατευθύνσεις στα πλαίσια της συγκεκριμένης δράσης. Το ρομπότ, μέσω της όρασης με υπολογιστή, έπρεπε να αναγνωρίζει, το χρόνο και τον τρόπο παρέμβασης, στη βάση εξελιγμένων μεθόδων μοντελοποίησης και παρακολούθησης του χρήστη και του περιβάλλοντος του οικιακού του χώρου. Ένας από τους βασικούς στόχους ήταν, επίσης, το ρομπότ να βοηθά στην εξάσκηση των φυσικών και νοητικών ικανοτήτων του χρήστη του, μέσα από την ίδια του τη συμπεριφορά, διατηρώντας μια ισορροπία ανάμεσα στην παροχή βοήθειας μέσω ρομποτικών χειρισμών και την παρακίνηση του χρήστη για δράση. Οι νοητικές διεργασίες του ρομπότ  περιλάμβαναν την επικοινωνία με το χρήστη, αλλά και την εκτέλεση επιδέξιων και ασφαλών ρομποτικών χειρισμών. Η επικοινωνία ανάμεσα στο ρομπότ και το χρήστη του βασιζόταν σε πολυτροπικές διεπαφές, δυναμικά αναπροσαρμοζόμενες, ώστε να καλύπτονται βέλτιστα οι ανάγκες του χρήστη, σε συνάρτηση και με το περιβάλλον της αλληλεπίδρασης. Το ρομπότ παρείχε επίσης και τη δυνατότητα αλληλεπίδρασης στη βάση τεχνολογιών επαυξημένης πραγματικότητας, καθώς και διεπαφές αναγνώρισης και επαγωγής συναισθημάτων. Το ρομπότ διέθετε επίσης ένα εξελιγμένο ανθρωπόμορφο ρομποτικό χέρι, το οποίο μπορούσε να αλληλεπιδράσει επιδέξια με ένα ευρύ φάσμα αντικειμένων σε ρεαλιστικές οικιακές συνθήκες, υποστηρίζοντας το πιάσιμο, το χειρισμό, αλλά και την ασφαλή παράδοση αντικειμένων στο χρήστη. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στην ασφάλεια του χρήστη, αλλά και του ρομπότ, ενώ μέσα από ασφαλείς και επιδέξιους χειρισμούς εξετάστηκαν νέες μέθοδοι για παροχή βοήθειας μέσα από τη φυσική αλληλεπίδραση και επαφή του ρομπότ με το χρήστη.

Σε συνέχεια της δραστηριότητας αυτής, τα τελευταία χρόνια εστιάζω την έρευνά μου στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης για την ανάπτυξη πολύπλοκων μηχανισμών κατανόησης του κόσμου μέσω παρατήρησής του και με τη χρήση εξελιγμένων και πρωτοποριακών τεχνολογιών όρασης με υπολογιστή. Το μεγάλο επιστημονικό πρόβλημα που με απασχολεί και αποτελεί πλέον στόχο ζωής, είναι η δυνατότητα αποθήκευσης της γνώσης που παράγουν οι άνθρωποι και της εμπειρίας που συλλέγουν στο χρόνο και η χρήση τους σε διαφορετικά προβλήματα, σε διάφορους χώρους αλλά και σε διαφορετικές στιγμές στο χρόνο. Η τεχνητή νοημοσύνη πέρα από τις τεράστιες δυνατότητες που μας δίνει στο να λύνουμε δύσκολα προβλήματα με μεγάλη ακρίβεια λειτουργεί και ως μια τεράστια βάση γνώσης «επί παντός επιστητού»! Το μεγάλο στοίχημα είναι να δομηθεί έτσι η γνώση αυτή ώστε να είναι κατανοήσιμη, επαναχρησιμοποιήσιμη και κυρίως έγκυρη και βασισμένη σε αρχές που αντέχουν στο χρόνο!  Η γνώση αυτή μπορεί να χρησιμοποιηθεί έπειτα ως βοηθός μνήμης, ως σύμβουλος ενεργειών σε διάφορους τομείς καθώς και ως alter ego των γονέων για να υποβοηθούν τις αποφάσεις των απογόνων τους!

Το μεγάλο επιστημονικό πρόβλημα που με απασχολεί και αποτελεί πλέον στόχο ζωής, είναι η δυνατότητα αποθήκευσης της γνώσης που παράγουν οι άνθρωποι και της εμπειρίας που συλλέγουν στο χρόνο και η χρήση τους σε διαφορετικά προβλήματα, σε διάφορους χώρους αλλά και σε διαφορετικές στιγμές στο χρόνο.

Δημήτριος Τζοβάρας

Ποια είναι η συμβουλή σας στους νέους επιστήμονες που θέλουν να ασχοληθούν με την έρευνα στον τομέα σας;

Τ.Δ.: Ζούμε στην εποχή της άνοιξης της πληροφορικής και του καλοκαιριού της τεχνητής νοημοσύνης. Η εξέλιξη και η σημαντικότητα αυτής της επιστημονικής περιοχής κάθε άλλο παρά τυχαία μπορεί να χαρακτηριστεί, γιατί τα συστήματα ευφυούς συμπεριφοράς που υποστηρίζονται από την τεχνική νοημοσύνη μπορούν να βοηθήσουν στην επίλυση καίριων προβλημάτων και προκλήσεων: από την αποτελεσματική αντιμετώπιση ασθενειών, την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής ή την αντιμετώπιση απειλών κυβερνασφάλειας έως τα αυτόνομα οχήματα και τις ρομποτικές αυτόματες διαδικασίες. Οι νέοι επιστήμονες που ενδιαφέρονται να εκπαιδευτούν και να καταρτιστούν στο  συγκεκριμένο πολλά υποσχόμενο επιστημονικό πεδίο, θα ήταν σημαντικό να γνωρίζουν ότι ο συγκεκριμένος τομέας τους εξασφαλίζει τεράστια εφόδια για ανάπτυξη δεξιοτήτων και σε διάφορους άλλους διεπιστημονικούς τομείς εφαρμογών σε περιοχές που παράγουν και καταναλώνουν πολλά δεδομένα. Τα δεδομένα είναι γνώση και η περιοχή της τεχνητής νοημοσύνης έχει ως κύριο αντικείμενο την εξαγωγή γνώσης από δυναμικά και πιθανώς συνεχώς μεταβαλλόμενα δεδομένα.

Η τεχνητή νοημοσύνη αναμφισβήτητα δημιουργεί νέες ευκαιρίες, ωστόσο δημιουργεί και προκλήσεις και κινδύνους, αναφορικά με την ασφάλεια και την ευθύνη όσων την χρησιμοποιούν  (για παράδειγμα εγκληματική χρήση ή επιθέσεις). Οπότε η ενδελεχής γνώση του χώρου είναι απαραίτητη. Επίσης, πρέπει όσοι ασχοληθούν επιστημονικά, να γνωρίζουν ότι και το πιο ισχυρό οπλοστάσιο γνώσεων και απόκτηση ψηφιακών δεξιοτήτων χωρίς τη σύνδεσή του με πρακτική άσκηση σε παρεμφερείς επιχειρήσεις ή ερευνητικά κέντρα δε θα αποδώσει σε κανέναν ενδιαφερόμενο ευκαιρίες για την απόδειξη αυτών των δεξιοτήτων καθώς και της δυνητικής εξέλιξής τους.  Σε πρακτικό επίπεδο, είναι σημαντικό να κατανοήσουν τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν οι τεχνολογίες και το ρόλο της έρευνας στην κατανόηση και συνεισφορά της στα συστήματα γενικά της τεχνητής νοημοσύνης. Για παράδειγμα, οι μελλοντικοί ερευνητές του χώρου πρέπει να γνωρίζουν βασικές αρχές λειτουργίας αλλά και πιθανά ρίσκα όπως η μείωση μεροληψίας ή σφάλματος αλλά και αποτελεσματικά εργαλεία αντιμετώπισης αυτών των ρίσκων.

Ζούμε στην εποχή της άνοιξης της πληροφορικής και του καλοκαιριού της τεχνητής νοημοσύνης.

Δημήτριος Τζοβάρας

Ποιο είναι το μέλλον της έρευνας στην Ελλάδα; Που βρίσκεται η έρευνα στην Ελλάδα σχετικά με τη Βιομηχανική Επανάσταση 4.0;

Τ.Δ.: Τις τελευταίες δύο δεκαετίες στη χώρα μας έχουν γίνει σημαντικά βήματα προς την ενίσχυση της ποιότητας της έρευνας, της εφαρμογής της σε καινοτόμα προϊόντα, αλλά και της διασύνδεσής της με την παραγωγή και τις ανάγκες των επιχειρήσεων. Η έρευνα αποτελεί την εφαλτήριο δύναμη για την ανάπτυξη και την καινοτομία, με απώτερο στόχο τη βελτίωση της ποιότητας ζωής. Στην κατεύθυνση αυτή, η μεγάλη συμμετοχή ελληνικών ακαδημαϊκών ιδρυμάτων, ερευνητικών κέντρων αλλά και επιχειρήσεων, σε ανταγωνιστικά συγχρηματοδοτούμενα ερευνητικά προγράμματα που στηρίζονται από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή, αποτέλεσε και αποτελεί κινητήριο μοχλό και σημαντικά καθοριστικό παράγοντα για τη διαμόρφωση νέων στρατηγικών μεγάλης κλίμακας για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων της έρευνας στην Ελλάδα.

Μεταξύ άλλων, τα τελευταία χρόνια έχει δοθεί ιδιαίτερη έμφαση στο σχεδιασμό, την υλοποίηση και την επικύρωση καινοτόμων ερευνητικών αποτελεσμάτων που σχετίζονται με την Τέταρτη Βιομηχανική Επανάσταση (Industry 4.0). Στόχος είναι η βελτιστοποίηση της βιομηχανικής παραγωγής λαμβάνοντας υπόψη ανθρωποκεντρικές μεθοδολογίες σχεδίασης και ανάπτυξης, ενώ ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται και σε αναδυόμενες τεχνολογίες όπως η τεχνητή νοημοσύνη, η ρομποτική, κ.α. που ενισχύουν τη συνεργασία ανθρώπων και μηχανών, σε πραγματικό χρόνο, και σε χώρους παραγωγής. Επιπλέον, έχει ξεκινήσει η σταδιακή μετάβαση των γραμμών παραγωγής σε πιο ευέλικτα οικοσυστήματα παραγωγής διαφόρων τύπων προϊόντων, μέσω της συνεχούς εξειδίκευσης προσωπικού σε νέες τεχνολογίες (π.χ. προσθετική κατασκευαστική), καθώς και της συνεχούς ψηφιακής αναβάθμισης των υποδομών και του εξοπλισμού τους. Όλα αυτά θα μετασχηματίσουν τις ζωές μας, αλλά και τον τρόπο εργασίας μας στην κοινωνία, μέσα στην επόμενη δεκαετία.

Επομένως, η έρευνα και ανάπτυξη, υποκινούμενες από τις πραγματικές ανάγκες της κοινωνίας, καθώς και από τις πολύ μεγάλες απαιτήσεις του βιομηχανικού κλάδου προκειμένου να καταφέρουν να ανταποκριθούν στην τέταρτη βιομηχανική επανάσταση, αποτελούν πλέον μονόδρομο. Η απαίτηση αυτή οδηγεί αναγκαστικά σε ριζικό ανασχεδιασμό των αναπτυξιακών πλάνων των ακαδημαϊκών φορέων αλλά και των ερευνητικών κέντρων της χώρας, με στόχο την ανακατεύθυνσή τους προς την ερευνητική καινοτομία έτσι ώστε αποκτήσουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Συνεπώς, η Βιομηχανική Επανάσταση 4.0 είναι μεγάλη ευκαιρία για την πατρίδα μας η οποία θα πρέπει να αξιοποιηθεί στο έπακρο.

Το Ινστιτούτο Τεχνολογιών Πληροφοριών και Επικοινωνιών του ΕΚΕΤΑ, το οποίο και διευθύνω, έχει  κατασκευάσει και θέσει σε λειτουργία από το 2017, το πρώτο  Έξυπνο Ενεργειακό Σπίτι στην Ελλάδα,  που έχει ήδη αναγνωριστεί και επισήμως ως Κόμβος Ψηφιακής Καινοτομίας (Digital Innovation Hub) από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή και το οποίο λειτουργεί με απώτερο στόχο την υποβοήθηση των οργανισμών της περιοχής (ιδίως των ΜΜΕ) προκειμένου να καταστούν πιο ανταγωνιστικοί όσον αφορά τις διαδικασίες έρευνας, σχεδιασμού, παραγωγής και προώθησης των προϊόντων τους με τη χρήση καινοτόμων ψηφιακών τεχνολογιών. Επίσης, από το 2019, έχει κατασκευαστεί στο ΕΚΕΤΑ/ΙΠΤΗΛ μια νέα ολοκληρωμένη Μονάδα Προσθετικής Κατασκευής (Additive Manufacturing Unit),  πλήρως εξοπλισμένη με 3Δ εκτυπωτές τελευταίας τεχνολογίας καθώς με μετρητικές συσκευές για την  ταχεία προτυποποίηση, ψηφιοποίηση και τον ποιοτικό έλεγχο καινοτόμων προϊόντων, σε ένα ευρύτερο πλαίσιο υποστήριξης καινοτόμων εφαρμογών. H μονάδα πλαισιώνεται και υποστηρίζεται από ένα Τμήμα Σχεδίασης και Ανάπτυξης Καινοτόμων Ενσωματωμένων Συστημάτων και Υλικών (H/W), το οποίο είναι πλήρως εξοπλισμένο με τα απαραίτητα εργαλεία για την σχεδίαση υλικού για ενσωματωμένα συστήματα και υλικού – λογισμικού για συσκευές αυτοματισμού, υλοποιώντας έξυπνες μετρητικές διατάξεις και συστήματα ρομποτικής, με εφαρμογή σε οικιακά αλλά και βιομηχανικά περιβάλλοντα.

Οι ενέργειες αυτές αποτελούν τη βάση για την ανάπτυξη νέων ιδιαίτερα καινοτόμων δραστηριοτήτων του Ινστιτούτου, όπως η οργάνωση και ο συντονισμός του Mega Project 3, «Τεχνητή Νοημοσύνη και Εφαμογές Προσομοίωσης», μία από τις κύριες δράσεις του ThessIΝTEC, ενός, υπό ανάπτυξη, Τεχνολογικού Πάρκου Τέταρτης Γενιάς στην περιοχή της Θεσσαλονίκης.


Το ScienceLab.Gr ευχαριστεί θερμά τον Δρ. Τζοβάρα Δημήτριο για την παραχώρηση της συνέντευξης.