Artificiële intelligentie (AI) is overal. De federale overheid wil ons land prominenter op de technologiekaart zetten door mee te stappen in de 'AI 4 Belgium'-coalitie. Vlaanderen pompt jaarlijks 30 miljoen euro in onderzoeks- en innovatieprojecten rond kunstmatige intelligentie. De VUB heeft plannen om met de dataspecialist Collibra een multidisciplinair onderzoekscentrum voor artificiële intelligentie op te richten. Maar kan de technologie, waarbij algoritmes in staat zijn zelfstandig te leren en beslissingen te nemen, ook iets betekenen voor de transport- en logistieke wereld, een sector die niet uitblinkt in technologie?

"Zeker", antwoordt professor Robert Boute (39). Hij is gespecialiseerd in supply chain management aan de KU Leuven en de Vlerick Business School. De academicus is gastprofessor aan de Kellogg School of Management in Chicago. "Wij hebben als een van de eersten een nieuwe en veelbelovende techniek van machine learning toegepast op complexe logistieke vraagstukken, namelijk deep reinforcement learning", stelt de professor. Robert Boute verdiepte zich in de mogelijkheden van artificiële intelligentie op aanraden van zijn broer Edward Boute (43). Hij staat aan het hoofd van Google Cloud Belux in Brussel. "Google zet sterk in op artificiële intelligentie. De technologie is ook fel gedemocratiseerd. Vroeger moest je een duur machinepark en veel tijd hebben om ingewikkelde berekeningen te maken. Vandaag zijn veel van de algoritmes open source en computerkracht in de cloud kost ook veel minder", zegt Edward Boute.

Je kan heel veel duurzaamheid winnen met een beperkte toename van de financiële kosten" - Joren Gijsbrechts

Chinees bordspel

De samenwerking tussen de broers begon ongeveer een jaar geleden toen Robert Boute aangaf dat de statistische modellen de complexiteit van de voorraad- en transportproblemen niet meer aankunnen. Edward Boute stelde voor aan de slag te gaan met machine learning-algoritmes in de cloud. "Daarmee kunnen we problemen oplossen die we voorheen niet konden oplossen. We konden de enorme hoeveelheden data gewoonweg niet behappen met de klassieke technologie", legt Edward Boute uit. Logistieke vraagstukken worden volgens professor Boute alleen maar complexer. "In de logistiek moeten de processen niet alleen zo goedkoop mogelijk worden georganiseerd. Het moet ook snel gebeuren en met aandacht voor het klimaat. Die drie doelstellingen zijn op het eerste gezicht moeilijk verenigbaar", duidt Robert Boute.

ROBERT BOUTE "De klassieke vuistregels bieden geen antwoord op de vraag naar een meer duurzame logistiek." © Franky Verdickt

De onderzoekers van KU Leuven, Vlerick Business School en Kellogg School of Management werkten aan een oplossing voor de complexe voorraadbeheerproblemen in combinatie met duurzaamheidsdoelstellingen met behulp van deep reinforcement learning en Google Cloud. "Deep reinforcement learning is in opmars. Een van de bekendste doorbraken is AlphaGo van Google DeepMind, het algoritme dat het Chinese bordspel Go wist te winnen van de wereldkampioen twee jaar geleden. We hebben dat algoritme toegepast op voorraadbeheer", zegt Joren Gijsbrechts (27), de doctoraatsstudent die de algoritmes finetunede en trainde. "Het voordeel van die AI-techniek is dat het algoritme beslissingen neemt. Wanneer gaan we voorraad bijbestellen? Hoeveel? Welke transportvorm zetten we in? De vrachtwagen, een boot of de trein? Hoe zit het met de snelheid, de prijs, de CO2-uitstoot? Met heel veel trial-and-error in een gesimuleerde omgeving leert het algoritme de juiste beslissingen te nemen, net zoals AlphaGo het bordspel won."

Vuistregels voldoen niet

De complexiteit van het Chinese bordspel moet volgens professor Boute niet onderdoen voor de moeilijkheidsgraad van de logistiek. "Bij Go is het aantal mogelijke bordconfiguraties groter dan het aantal atomen in het universum. Dat is een getal met 170 nullen. Het is onmogelijk dat op te lossen met klassieke computerprogramma's." In de logistiek worden de knopen vandaag doorgehakt op basis van vuistregels. Maar dat leidt niet tot een meer duurzame logistiek. "Die vuistregels hebben hun verdienste, maar om de toegenomen complexiteit van de logistieke problemen op te lossen zijn ze onvoldoende. Ze bieden geen antwoord op de vraag naar een meer duurzame logistiek", stelt Robert Boute vast.

Volgens de onderzoekers biedt artificiële intelligentie mogelijkheden om de logistieke sector minder CO2-intensief te maken. Het vrachtvervoer zorgt voor bijna 10 procent van de CO2-uitstoot in Europa. In vergelijking met het wegtransport is vervoer via het spoor of het binnenwater CO2-vriendelijker. Bij vervoer per spoor wordt negen keer minder CO2 uitgestoten dan op de weg. Voor de binnenvaart ligt de CO2-uitstoot op 32 gram per tonkilometer, terwijl het wegvervoer 82 gram per tonkilometer uitstoot. Het spoor en de waterweg hebben troeven, maar de alternatieve modi worden nauwelijks gebruikt omdat ze trager en minder flexibel zijn. De cijfers van de Antwerpse haven spreken boekdelen. 55 procent van de goederen die in de haven worden verscheept, wordt daarna getransporteerd via de weg. De binnenvaart is goed voor 38 procent en het spoor komt aan amper 7 procent.

Oproep tot actie

Het team van professor Boute onderzocht hoe de transportvormen - de weg, het spoor en de binnenvaart - parallel kunnen worden ingezet zonder in te boeten aan service, snelheid of efficiëntie. We spreken over synchromodaal transport. "Klassiek worden de stromen geoptimaliseerd volgens de kostprijs, maar het kan ook volgens de milieukosten", zegt Joren Gijsbrechts. "Onze algoritmes tonen aan dat die afweging tussen milieu- en financiële kosten niet zo scherp is. Je kan heel veel duurzaamheid winnen met een beperkte toename van de financiële kosten. Met dit onderzoek verzetten we de bakens en dat was alleen mogelijk dankzij artificiële intelligentie en cloud computing", benadrukt Robert Boute. De professor is voorzichtig met cijfers, maar hij verwacht dat bedrijven met machine learning gemakkelijk tot 10 procent op hun logistieke kosten kunnen besparen. "Dit is een oproep tot actie."

Volgens Edward Boute beseffen nog te weinig bedrijven wat er al mogelijk is met artificiële intelligentie. "Voor veel bedrijven is het een modegril. Ze hebben veel data en ze laten daar machine learning op los. Dat kan heel snel, maar het levert niet altijd interessante resultaten op. De bedrijven die het snappen, beseffen dat ze al die data moeten verbinden in één data-oceaan en dan wordt het interessant." Edward Boute geeft een voorbeeld uit eigen huis. "Vorig jaar heeft Google twaalf nieuwe datacenters gebouwd in de wereld. Elk datacenter is anders dan het vorige omdat de wereld verandert en je constant moet vernieuwen, verbeteren. Op een bepaald moment heeft men de oefening gedaan om het energiemanagement van zo'n datacenter over te laten aan machine learning. Het resultaat was een energiebesparing van 40 procent. Dat was verbazingwekkend."