“Toen we bezig waren met de Capstone-projecten wenste ik dat ik zelf weer een student was”, zegt Tom Viering. Hij is coördinator van de AI-minor en ook docent van de machinelearning cursus. Hij is, zoals hij zichzelf omschrijft: ‘a real AI-guy’. Sinds een jaar is hij docent, hij deed een PhD in machine learning theorie en nu is hij bezig met het afronden van zijn proefschrift. Hij lacht veel als hij over de minor praat. Het was een succes, het aantal aanmeldingen konden ze niet eens kwijt; er waren dit jaar maar honderd plekken. De bedoeling is dan ook om de minor vanaf nu elk jaar te vergroten: meer docenten aantrekken zodat er ook meer studenten mee kunnen doen. Volgend jaar is er al plek voor 125 studenten, over een paar jaar moet dat uitgebreid zijn tot 500 studenten. Uiteindelijk moeten alle studenten aan de TU Delft in aanraking komen met AI-onderwijs, dat is een van de doelstellingen van de universiteit. Ondanks dat er in 2021 nog sprake was van corona-lockdowns en dus veel werkoverleg via de computer moest, was deze eerste stap daar naartoe een groot succes. Naast het vak ‘Introduction to Machine Learning’, krijgen de studenten ‘Introduction to Python Programming’, ‘Algorithms and Data Structures’ en het vak ‘Introduction to Responsible AI’ dat ingaat op de ethiek van AI. Tot slot volgt het Capstone-project: hierin ontwerpen studenten in kleine groepjes een algoritme voor een ingewikkeld, bestaand, maatschappelijk probleem.

Junzi Sun is docent Air Traffic Management aan de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek en begeleidde studenten die meededen aan de minor. Het Capstone-vraagstuk dat Sun zijn studenten voorlegde, ging over vliegvertragingen. Kun je met behulp van AI vertragingen beter voorspellen? Sun: “Vertragingen zijn een belangrijk en groot probleem bij het luchtverkeersbeheer. En het is complex: omdat er veel luchthavens in Europa zijn, en nog veel meer vliegtuigen en vluchten. Ik wilde kijken of ze accurate voorspellingen konden doen via een machinelearning algoritme.” Tot zijn verbazing slaagden de studenten glorieus. “Ze begonnen met eenvoudige modellen, maar ik was onder de indruk van hun progressie. Aan het eind waren ze in staat om zeer serieuze AI-modellen te ontwikkelen, ze hebben me echt verrast.” Sun had gedurende het project twee keer per week contact met zijn studenten. Uiteindelijk hielp hij hen ook nog met het schrijven van een conferentiepaper voor de ICRAT 2022 (International Conference on Research in Air Transportation).

Nieuwe resultaten

De onderwerpen van de Capstone-projecten varieerden enorm. Er werd een chatbot gemaakt, voor studenten met depressieve gevoelens. Viering zegt: “Dit project ging over het welzijn op de campus. De chatbot kon communiceren met studenten. We hebben het project wel gaandeweg aangepast: de chatbot zou uiteindelijk algemene vragen kunnen beantwoorden, maar geen specifiek psychologisch advies geven; dat was toch te precair. Maar het is leuk om te zien dat je machinelearning echt met alle velden kunt combineren. In iedere studie heb je er wat aan.” Dat laatste beaamt student en deelnemer Huib Baetsen. “Toen ik begon aan deze minor, wist ik nog niet hoe breed de toepassing ervan is. Ik dacht altijd dat natuurkunde en AI ver uit elkaar lagen, maar dat is niet zo. Er ontstaan allerlei nieuwe mogelijkheden als je deze velden combineert. Het is dus super interessant om tenminste te leren wat de mogelijkheden zijn met AI in jouw vakgebied of in jouw studie, dan kun je later altijd nog bedenken of je het wilt gebruiken of niet. Bij alle vakken op de TU Delft biedt AI extra mogelijkheden. Je kunt echt nieuwe informatie en nieuwe resultaten krijgen met behulp van AI; dat was voor mij de grote eyeopener.”

Veelzijdigheid

Bij zijn eigen Capstone-project werkte hij samen met studenten nanobiologie. Het onderwerp was AI toepassen voor het afbeelden van een specifieke eiwitstructuur. Dat kan normaal gesproken met een elektronenmicroscoop of met een fluorescentiemicroscoop, legt de student uit. Maar het is praktisch onmogelijk om dezelfde exacte structuur af te beelden op beide manieren; want bij de eerste methode gaat de eiwitstructuur kapot, omdat je het moet afkoelen, bij de tweede verandert het omdat je dingen eraan moet toevoegen die zich hechten aan de eiwitten. Baetsen zegt: "Dus het idee was om een afbeelding gemaakt via de ene methode door middel van AI om te zetten naar de andere methode.” Of het ‘gelukt’ is, is een moeilijk te beantwoorden vraag. “Het was interessant om een gevoel te krijgen voor hoe gevoelig deze modellen zijn, en hoeveel factoren er meespelen. Er was letterlijk een eindeloze lijst van dingen die we konden afstellen. De veelzijdigheid leren kennen, maar ook de beperkingen; daar hebben we veel van geleerd. We weten nu: het is in principe mogelijk wat we wilden doen, maar het zou nog heel veel werk kosten.” Docent Junzi Sun voegt toe: “We maakten onderscheid in de eindprojecten tussen een ‘must do’, een ‘should do’, een ‘could do’ en een ‘won’t do’. Afhankelijk van hun eigen interesse en vaardigheden kunnen studenten het dus zo simpel of uitgebreid maken als ze zelf willen.”  

Serieuze minor

Sun is één van de 26 AI Capstone-supervisors. De supervisors van de projecten, docenten van alle verschillende faculteiten, krijgen de vrijheid om hun projecten naar eigen wens op te zetten samen met de studenten. Vijftien van deze docenten zijn ook betrokken bij de TU Delft AI Labs. De 24 interfacultaire TU Delft AI Labs zetten zich in voor onderwijs, onderzoek en innovatie op het gebied van AI, data en digitalisering. In deze labs wordt de brug tussen onderzoek ‘in’ en ‘met’ AI beslecht. Viering: “We merkten al snel dat de supervisors veel lol hadden in deze projecten. En van de studenten hebben we ook positieve feedback gekregen in de evaluatie.” Het vak dat Viering geeft, Introduction to Machine Learning, was het favoriete vak van student Tatjana Hertel, derdejaars bachelorstudent werktuigbouwkunde. Zij zegt: “Het leukste was dat we in de ochtend de theorie kregen en in de middag het meteen konden toepassen.” Hertel wilde altijd al graag een AI-minor volgen, zelfs voordat deze er was in Delft. “Ik zou AI bijna mijn hobby noemen. Ik wil niet helemaal die kant op, maar ik wil op de hoogte blijven van het onderwerp, en van wat er allemaal kan met AI. Ik denk dat je aan deze minor Engineering with AI – naast de minor Computer Science – het meest zult hebben in je studie en later.” Zelf ziet ze een toekomst voor zich in de medische hoek. In haar Capstone-project werd AI gebruikt om een programma te ontwikkelen waarmee de computer kan zien of iemand gewoon of ongewoon loopt, waarmee bijvoorbeeld een fysiotherapeut afwijkingen kan detecteren. “Het was heel moeilijk om te maken, haha, maar ook heel leuk!”
 

Ibrahim Hassan deed ook mee met de minor dit jaar. Hij is student elektrotechniek en gelooft dat AI de toekomst is: “De term AI hoor je tegenwoordig overal. Dat heeft me nieuwsgierig gemaakt. Bovendien is deze minor een mooie aanvulling op mijn studie. Mijn Capstone-project ging over energie: hoeveel energie wordt geproduceerd door zonnepanelen en windmolens? Omdat we in de toekomst in grotere mate afhankelijk zullen zijn van deze energiebronnen, is het belangrijk dat we ook beter kunnen voorspellen hoeveel energie zij zullen gaan leveren. We hebben modellen gemaakt die nauwkeurig bepalen hoeveel energie wordt geproduceerd. Ik denk echt dat deze minor een verrijking is van je kennis. AI geeft inzichten, en opent deuren in je onderzoek.” 

Tekst: Pauline Bijster
Foto’s: Adam Klugkist