Neural network-based framework for intelligent systems design in the context of a for-profit organization
Tukiainen, Jennika (2020)
Pro gradu -tutkielma
2020
School of Business and Management, Kauppatieteet
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20201210100240
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20201210100240
Tiivistelmä
The development of Industry 4.0 centers around ‘Internet-of-Things’ -integration, seamless big data exploitation and the application of artificial intelligence. With these attributes, the aim is to create intelligent system-based smart environments, that are believed to bring along new and sustainable value creation opportunities. Adopting this development direction is essential for for-profit organizations from both a competitive and environmentally sustainable perspectives. However, the transition phase that is still going on in Industry 4.0’s development has brought up problems that need new and innovative approaches to be resolved.
The objective of this study was to examine, whether the concept of artificial intelligence could be extended to cover the physical layer of intelligent systems with a similar imitation process, that is behind computation mimicking human cognitive processes. During the biomimetic design process, analogical similarity between human nervous system and the technological development of Industry 4.0 was identified. The basic structures and mechanisms of human nervous system were abstracted into principles, and further concretized as a technical solution. The study resulted a framework proposing neural network analogy-based information system architecture, that unifies together the key concepts in Industry 4.0’s development and offers a new approach for intelligent systems design for for-profit organizations. Industry 4.0 -aikakauden kehitys keskittyy ’Internet of Things’ -ideologiaan perustuvaan integraatioon, big datan saumattomaan hyödyntämiseen ja tekoälyteknologian soveltamiseen. Näiden ominaisuuksien avulla pyritään rakentamaan älykkäisiin järjestelmiin perustuvia ympäristöjä, joiden uskotaan tuovan mukanaan uusia, kestävää kehitystä edistäviä arvonluontimahdollisuuksia. Voittoa tuottaville organisaatioille kehityssuunnan omaksuminen on yhtäältä kilpailukyvyn ja toisaalta ympäristön kestävyyden kannalta tärkeä tekijä. Kehitys on kuitenkin yhä murrosvaiheessa, jonka myötä esiin on noussut haasteita, joiden ratkaisemiseksi kaivataan uusia ja innovatiivisia lähestymistapoja.
Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, voiko tekoälykonseptin laajentaa älykkäiden järjestelmien fyysiseen suunnitteluun samankaltaisella imitaatioprosessilla, joka luo pohjan ihmisen kognitiivisia prosesseja imitoivalle tekoälylaskennalle. Biomimetiikkaan pohjautuvan suunnitteluprosessin aikana ihmisen hermojärjestelmän ja Industry 4.0:n liittyvän teknologisen kehityssuunnan välillä tunnistettiin analoginen samankaltaisuus. Ihmisen hermojärjestelmään kuuluvia perusrakenteita ja -mekanismeja abstrahoitiin ensin käsitteiksi, jotka edelleen konkretisoitiin tekniseksi ratkaisuksi. Lopputuloksena syntyi viitekehys neuroverkkoanalogiaan pohjautuvasta tietojärjestelmäarkkitehtuurista, joka sitoo keskeiset Industry 4.0:n kehityksessä nousevat käsitteet yhteen ja tarjoaa uudenlaisen lähestymistavan älykkäiden järjestelmien suunnitteluun voittoa tuottaville organisaatioille.
The objective of this study was to examine, whether the concept of artificial intelligence could be extended to cover the physical layer of intelligent systems with a similar imitation process, that is behind computation mimicking human cognitive processes. During the biomimetic design process, analogical similarity between human nervous system and the technological development of Industry 4.0 was identified. The basic structures and mechanisms of human nervous system were abstracted into principles, and further concretized as a technical solution. The study resulted a framework proposing neural network analogy-based information system architecture, that unifies together the key concepts in Industry 4.0’s development and offers a new approach for intelligent systems design for for-profit organizations.
Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, voiko tekoälykonseptin laajentaa älykkäiden järjestelmien fyysiseen suunnitteluun samankaltaisella imitaatioprosessilla, joka luo pohjan ihmisen kognitiivisia prosesseja imitoivalle tekoälylaskennalle. Biomimetiikkaan pohjautuvan suunnitteluprosessin aikana ihmisen hermojärjestelmän ja Industry 4.0:n liittyvän teknologisen kehityssuunnan välillä tunnistettiin analoginen samankaltaisuus. Ihmisen hermojärjestelmään kuuluvia perusrakenteita ja -mekanismeja abstrahoitiin ensin käsitteiksi, jotka edelleen konkretisoitiin tekniseksi ratkaisuksi. Lopputuloksena syntyi viitekehys neuroverkkoanalogiaan pohjautuvasta tietojärjestelmäarkkitehtuurista, joka sitoo keskeiset Industry 4.0:n kehityksessä nousevat käsitteet yhteen ja tarjoaa uudenlaisen lähestymistavan älykkäiden järjestelmien suunnitteluun voittoa tuottaville organisaatioille.