Pejman Shoeibi Omrani is een AI Lead Scientist bij de Geologische Dienst Nederland, onderdeel van TNO. Hij is gespecialiseerd in ondergrondse energiesystemen. Met zijn expertise in AI, numerieke modellering en systeemoptimalisatie deelt hij in deze editie van deze nieuwsbrief zijn kijk op de uitdagingen en kansen in deze gebieden. Daaruit blijkt al snel dat veel AI-uitdagingen van de ondergrond met grondwater te maken hebben.
“Als we kijken naar de workflows, informatieproducten en projecten die we bij de Geologische Dienst uitvoeren, zien we nog veel ruimte om processen te versnellen, modellen en interpretaties te verbeteren, en om nieuwe informatieproducten, diensten en modellen te ontwikkelen.” Wat Shoeibi Omrani daarbij merkt is dat er een groot verschil zit tussen AI voor ondergrondse systemen en grondwater.
Meer afhankelijkheden maken het extra complex
“Grondwatersystemen zijn zeer dynamisch en worden beïnvloed door diverse factoren, zowel aan het oppervlak als ondergronds, waardoor de voorspelling met behulp van AI andere uitdagingen met zich meebrengt dan bij diepere systemen. Bij grondwater heb je ook te maken met menselijk handelen, landgebruik en klimaatverandering. Dat maakt dat deze systemen veel meer afhankelijkheden hebben.” Bij bodemenergie zijn de afhankelijkheden en de schaal heel anders. Dat maakt het minder complex. “Bij zo’n lokaal geothermiesysteem op twee tot drie kilometer diepte heb je voornamelijk de ondergrond en het productieproces die onderhevig zijn aan onzekerheden bij het maken van goede voorspel- en monitoringmodellen.” Bij vraagstukken waar grondwater een grote rol speelt, komt dus er veel meer kijken. “De grootste uitdaging van AI voor grondwater is datafusie en data-integratie. Je moet meer gegevens uit verschillende bronnen integreren en samenvoegen om de nauwkeurigheid en de resolutie van de grondwatermodellen en de informatie verbeteren.”
Goed nieuws: veel data beschikbaar
Gelukkig is veel data publiek beschikbaar, maar wel versnipperd. “Je hebt bijvoorbeeld data van Deltares, RIVM, Wageningen en natuurlijk de Geologische Dienst Nederland (GDN) zelf, maar die data staan nog behoorlijk los van elkaar. Daarnaast heb je te maken met de non-stationary data gap”, benadrukt Shoeibi Omrani. De eigenschappen van de data veranderen als het ware over de tijd. Dat maakt het gebruik van AI voor grondwater uitdagend én interessant. “Industrialisatie, menselijke activiteit, klimaatverandering en nieuwe verontreinigingen hebben impact op het grondwatersysteem, waardoor de toekomst niet lijkt op het verleden. Als je bijvoorbeeld een AI-model wilt trainen om PFAS-concentraties te voorspellen, is niet alle historische data bruikbaar, omdat die informatie er simpelweg niet was. Maar als de data eenmaal zijn samengebracht, is het algoritme niet meer het moeilijkste.”
Digital twins
Een sleuteltechnologie is de digital twin. “Voor bijvoorbeeld geothermie en andere energiesystemen is digital twin als technologie cruciaal. Deze technologie laat je modellen en systemen interacteren met het fysieke systeem, en die feedback maakt je modellen na verloop van tijd beter.” Het verschil met een gewoon digitaal model zit in die terugkoppeling. “Vaak is die feedbacklus niet gesloten”, vertelt Shoeibi Omrani. “Je hebt bijvoorbeeld grondwater of een beheersysteem. Van dat fysieke systeem verzamel je data om een model te maken dat voorspelt hoe het systeem presteert als er iets misgaat of de temperatuur daalt. Maar vaak stopt het daar en is er geen terugkoppeling naar het systeem zodat het kan leren.”
Geoloog blijft onmisbaar
Op de vraag of modellen dan slimmer worden dan mensen, is Shoeibi Omrani duidelijk: “Nee, dat is wiskundig niet mogelijk. Domeinkennis blijft cruciaal. Wel zal er een verschuiving van vaardigheden zijn. Dat is onvermijdelijk. AI verandert hun werk maar niet de relevantie. De geoloog blijft verantwoordelijk voor de kwaliteitscontrole en kritische analyse. Ook blijft data nodig.” Shoeibi Omrani ziet daarbij mogelijk een verschuiving terug naar focus op datacollectie, meer bemonstering en analyse door mensen. “Voor betere en diepere AI-modellen wil je die dataverzameling niet aan AI zelf overlaten”, benadrukt Shoeibi Omrani.
AI als versneller voor Geologische Dienst
Duidelijk is dat AI processen kan versnellen, het modelleren en interpreteren van modellen verbeteren en helpen om nieuwe producten, diensten en modellen te ontwikkelen. “We kunnen dus nog veel meer bereiken. Een roadmap is daarbij echter onmisbaar omdat AI razendsnel verandert”, geeft Shoeibi Omrani aan. “Je loopt anders het risico dat je afgeleid raakt door alle nieuwe ontwikkelingen zonder dat je ze zinvol inzet. Je moet focussen op de uitdagingen en handmatige processen en kijken welke technologische bouwstenen daarvoor nodig zijn om die te automatiseren. Het is belangrijk dat de roadmap is opgezet vanuit toepassingen en niet 100% technologie-gedreven is.”
Ambitie 2030 en kritische noot
Als Shoeibi Omrani zijn ambitie concreet maakt, kijkt hij naar 2030 en niet 10 of 20 jaar vooruit. De ontwikkelingen gaan immers razendsnel. “Ik zou graag zien dat we van versnellen naar betere modellen gaan en vervolgens naar de ondersteuning van besluitvorming met AI.” Verder wil Shoeibi Omrani minstens twee werkprocessen voor het maken van ondergrondmodellen, AI-enabled maken. Dat betekent dat AI helpt bij het voorbewerken van data en verbeteren van functionaliteiten. “Met AI kunnen we dan veel meer kaarten en interpretaties genereren, die allemaal voor publicatie gecontroleerd moeten worden op kwaliteit. Dat vergt veel werk: het moet betrouwbaar en auditeerbaar zijn.”
“Ik zou willen dat onze Geologische Dienst de eerste geologische dienst ter wereld is die echt AI-ondersteunend werkt.” Shoeibi Omrani legt uit dat dat betekent AI inzetten om werk te versnellen, betere modellen te ontwikkelen en uiteindelijk besluitvorming ondersteunen met AI. De Geologische Dienst beschikt over veel data en loopt op het gebied van AI flink voorop, dus het lijkt hem haalbaar. “Wel zijn we nog behoorlijk afhankelijk van modellen en infrastructuur van buiten Europa. Soevereine AI-infrastructuur is daarom een aandachtspunt. Juist de Geologische Dienst moet zorgen dat informatie beschikbaar blijft voor het publiek.”
Tot slot is de belangrijkste boodschap van Shoeibi Omrani dat AI geen heilige graal is. “Het is een beetje zoals de rekenmachine, de computer of internet. Het maakt ons niet dommer, maar het helpt wel enorm in ons dagelijks leven en geeft mensen sneller toegang tot informatie.”
Foto: Pejman Shoeibi Omrani (TNO)
