нейронные сети примеры в жизни
Обучи себя сам. Что такое нейронные сети и как они, развлекая, меняют нашу жизнь?
06:07, 10 октября 2019
К середине 2019 года нейросети обрели невероятную мощь. До восстания машин еще далеко, но прогресс налицо: они умеют не только развлекать, но и лечить, учить и работать. Попробуем на простых примерах, рассказать, что это такое, и как нейросети, обучаясь сами, обучают и нас
Ну а последние несколько месяцев и вовсе принесли нейронным сетям и их создателям небывалую славу: выстрелило приложение FaceApp, показывающее, как вы будете выглядеть через энное количество лет. Наверное, пока мы пишем эту статью, кто-то изобрел нейросеть, которая напишет эту статью за меня… Но на самом деле, развлечения – это не предел использования нейронных сетей. Куда важнее то, чему они могут научиться и чему научить нас.
В нескольких абзацах расскажем, что это такое, как работает и чего ждать. Сразу скажем – на научную точность не претендуем, потому что тему в трех словах не опишешь, зато оставим в конце несколько ссылок на интересные примеры использования нейронных сетей, которые могут пригодиться и вам.
Что такое нейронные сети? У людей ведь они тоже есть?
Нейронные сети – это одно из направлений в разработке систем искусственного интеллекта. Не единственное, но очень популярное из-за своих возможностей в сфере развлечения. Сейчас о них говорят на каждом углу, а впервые о таких сетях услышали еще в 1943 году. Кстати, тогда еще не существовало даже понятия «искусственный интеллект», а сети уже были.
По сути, принцип работы нейронных сетей, о которых мы сейчас рассказываем, близок к человеческой нервной системе. Каждый нейрон здесь – это этакая ячейка, у которой имеется множество входных отверстий для получения информации и одно выходное. Каким образом многочисленные входящие сигналы формируются в выходящий, как раз и определяет алгоритм вычисления.
Сама нейросеть представляет собой систему из множества таких нейронов (процессоров). По отдельности эти процессоры достаточно просты (намного проще, чем процессор персонального компьютера), но будучи соединенными в большую систему, нейроны способны выполнять очень сложные задачи по сбору информации, ее анализу и созданию новой. Вот вам хорошо иллюстрирующий этот принцип работы пример:
Представьте себе сельскохозяйственный комбайн, исполнительные механизмы которого снабжены множеством видеокамер. Он делает пять тысяч снимков в минуту каждого растения в полосе своей траектории. Каждый снимок сам по себе ничего не значит. Но используя нейросеть, сравнивая полученные результаты с теми, что есть в его программе, комбайн анализирует — не сорняк ли это, не поражено ли оно болезнью или вредителями. И обрабатывает каждое растение индивидуально. Фантастика? Уже не совсем. А через пять лет может стать нормой.
Об этом рассказывал Влад Шершульский, директор программ технологического сотрудничества Microsoft в России.
Среди основных областей применения нейронных сетей — прогнозирование, принятие решений, распознавание образов, оптимизация, анализ данных. Нейросети лежат в основе большинства современных систем распознавания и синтеза речи, а также распознавания и обработки изображений. Они применяются в некоторых системах навигации, будь то промышленные роботы или беспилотные автомобили. О примерах мы поговорим чуть позже, а пока же узнаем…
В чем их особенность?
В обучаемости. Без этого они просто были бы еще одной математической моделью, но благодаря обучению могут приводить в шок непосвященных. Нейросети могут распознавать более глубокие, иногда неожиданные закономерности в данных. Объяснить на пальцах это не так просто. В общем смысле слова, обучение заключается в нахождении верных коэффициентов связи между нейронами, а также в обобщении данных и выявлении сложных зависимостей между входными и выходными сигналами. Если вначале ее легко обмануть, то через пару сотен тысяч действий, она легко распознает, если вы пытаетесь дать ей что-то не то.
Чаще всего, для этого нужно «прогнать» её работу на десятках миллионов наборов входных данных, указывая ей верные и убирая неверные варианты. Она учитывает это и, когда снова принимается за работу, обрабатывает полученную информацию в зависимости от новых вводных алгоритмов. И так до достижения нужного результата.
Прочитать об этом подробнее, в том числе, на примере «кот и хлеб» можно по этой ссылке. Нам показалось, что это чуть ли не самый понятный вариант объяснения, но если вы сможете лучше – мы будем только рады дополнить этот материал вашим текстом.
Где они применяются?
А вообще список их применения очень широк. Вот только самые полезные и известные истории:
Почему они стали так популярны сегодня, и что ждет в будущем?
Но что еще главное – людям понравилось, и они стали готовы платить за развлечение. В итоге, когда пару лет назад белорусские разработчики создали приложение MSQRD, добавляющее маски к вашим лицам на камере онлайн, они и подумать не могли о том, что пользователем забавной игрушки станут миллионы. Популярность приложения стала так высока, что Facebook купила их за 85 миллионов долларов. Неплохо для небольшой компании!
Другие статьи из рассылки Дирекции ИТ УрФУ в октябре
Что умеют нейросети? 35 проектов, созданных искусственных интеллектом
Содержание
Содержание
В 2017 году Илон Маск заявил, что искусственный интеллект — угроза для всего человечества. А уже спустя два года он с гордостью сообщил, что разрабатывает систему Neuralink — имплантирование компьютерных чипов прямо в мозг людям. Кажется, сторонники конспирологических теорий в качестве жертвы выбрали не того человека. В чем-то Маск все-таки был прав: искусственный интеллект уже сейчас может делать очень много — снимать видео, писать картины и тексты и даже создавать новых людей.
Нео-Рембрандт и кибер-сюрреализм
Нейросети, обрабатывающие изображения, стали уже нормой. Фоторедакторы, добавляющие макияж и прически на сэлфи; креативная обработка снимков а-ля классическая живопись или абстракция в духе Ван Гога — всем этим уже не удивить. Последний тренд — нейросеть Selfie 2 Waifu, которая превращает ваше лицо в аниме-персонажа. Работает кривовато, но забавно.
А вот искусственный интеллект, создающий картины с нуля — это уже посерьезнее. Правда, станковым художникам вздрагивать пока рано — чтобы нейросеть выдала что-то более-менее логичное и приятное глазу, ее нужно обучить тысячами примеров.
Например, китайская художница Сугвен Чунг сначала научила искусственный интеллект на примере своих собственных рисунков, а потом начала устраивать арт-перфомансы, где машина рисует картины вместе с ней. На своем выступлении на конференции TEDx она сказала, что ИИ в искусстве — это «слияние технологии и философии».
И таких примеров масса. Например, Дэвид Янг учит ИИ рисовать цветы (тоже по своим собственным работам), Даниэль Амброси — абстрактную природу, Софи Креспо — несуществующие биологические микроорганизмы.
Самым громким событием в мире «искусственного искусства» стал портрет Эдмонда де Белами, созданный нейросетью в 2018 году. Картина оказалась настолько интересной, что была продана на аукционе Christie’s за 432 500 долларов. Французская арт-группа Obvious тренировала свою нейросеть по данным WikiArt. Прежде чем создать коллекцию полотен «La Famille de Belamy», ИИ обработал более 15 000 классических картин в период с 14 по 19 век.
Искусственный интеллект под руководством Марио Клингеманн создал серию картин, обогнавших по проработке и красоте средневековую семейку Беллами. Коллекция «Воспоминания прохожих» не стала такой же золотой птичкой на аукционах, но была оценена Sotheby’s в 40 000 евро. Выглядит творение машины и Клингеманна очень впечатляюще.
Одним из самых невероятных событий в мире кибер-искусства стала выставка картин, на которой присутствовал сам их автор — робот. ИИ в виде гуманоиодного — и весьма миловидного — робота по имениAI-Da явился на свою собственную экспозицию в Оксфорде.
Основное отличие «Аиды» от всего, что было раньше — она рисует в реальном пространстве прямо на бумаге. С помощью встроенной камеры она анализирует предметы, считывает координаты реального пространства и создает алгоритмы виртуальной модели, которую затем переносит на настоящий холст. «Аида» умеет рисовать красками, карандашами и даже лепить из глины.
«Выставка ставит под сомнение наши отношения с технологиями и миром природы. Искусственный интеллект и новые технологии могут быть одновременно прогрессивной и разрушительной силой для нашего общества. Кроме того, Ai-Da сама по себе предмет искусства. Ее существование поднимает вопросы, связанные с биотехнологией и трансгуманизмом», — прокомментировали это событие оксфордские галеристы.
«Возьми, умри. А потом живи как бегун» — тексты от нейросетей
ИИ все увереннее входит в современную журналистику. Уже сейчас информационное агентство Bloomberg News создает примерно треть своего контента с помощью нейросети Cyborg, которая быстро обрабатывает отчеты и составляет новости. А вот статья The Guardian, также написанная искусственным интеллектом. В The Washington Post «работает» робот-журналист Heliograf, в агентстве Associated Press статьями о финансовых отчетах тоже занимается ИИ.
Мировая журналистика видит в искусственном интеллекте огромный потенциал для автоматизации механических процессов. При этом крупнейшие издания не считают, что ИИ вытеснит людей из профессии, так как журналистика — профессия творческая, ориентированная на любопытство, дедукцию и поиск фактов.
В это же время нейросети потихоньку учатся не только обрабатывать данные для сухих новостных статей, но и писать художественные книги и сочинять стихи. Долго считалось, что поэзия — это вообще нереально для нейросетей. Пока в 2013 году у «Яндекса» в соавторстве с Google не появился «Автопоэт», который сочиняет стихи из поисковых запросов. Получается у него, конечно, полная бессмыслица, но иногда от нее веет таким холодком безысходности, что, как ни крути, а проникаешься.
В 2016 году Google решили научить нейросеть писать стихи по книжкам — ИИ обработал около 11 тысяч книг и начал выдавать декадентскую поэзию, которая вполне себе может поспорить с некоторыми творениями людей:
«Он надолго замолчал.
Он смолк на мгновение.
На секунду стало тихо.
Было темно и холодно.
Возникла пауза.
Теперь мой черед».
Годом позже за дело взялись Facebook AI Research — дочернее подразделение одноименной компании по разработке ПО для искусственного интеллекта. Они поставили нейросети задачу не только считывать стихотворные размеры и рифмовать слова, но и вкладывать в это все хоть какой-то смысл. Нейросеть учили уже не по поисковым запросам и прозе, а по настоящим стихам. По итогам обучения исследователи организовали опрос, предлагая людям выборку из стихов, написанных реальными людьми и искусственными интеллектом. В половине случаев респонденты ошиблись, не отличив кибер-поэзию от реальной. Вот, например, что-то в духе Оскара Уайльда в стихах:
«The frozen waters that are dead are now
black as the rain to freeze a boundless sky,
and frozen ode of our terrors with
the grisly lady shall be free to cry».
Илон Маск тоже не тормозит — его компания OpenAI уже не первый год совершенствует программу по генерации текстов, и буквально весной 2020 года вышло уже третье обновление текстовых алгоритмов GPT-3. Эта нейросеть «знает» более 570 гигабайт текста и 175 миллиардов примеров, чтобы выдавать не просто пару осмысленных предложений, но писать целые статьи и эссе. Разработчики говорят, что их детище настолько крутое, что они не хотят выпускать нейросеть в свет, опасаясь вредоносного применения. В массовом доступе есть только упрощенный вариант предыдущей версии генератора GPT-2, который даже можно скачать вот здесь.
Российские разработчики тоже включаются в дело. В ответ на многомиллиардные разработки Илона Маска московский разработчик Михаил Гранкин создал «Порфирьевича» — текстовую нейросеть, которая создает немного текста на основе пары фраз или предложений. По сути «Порфирьевич» — это тот же GPT-2, которого Гранкин адаптировал на русский язык.
При этом получается у «Порфирьевича» не только весьма убедительно, но и частенько с чувством юмора. Еще бы, он ведь учился на творчестве Достоевского, Булгакова, Гоголя и немного Пелевина.
Михаил Гранкин пошел чуть дальше и решил поучаствовать в гонке за звание лучшей кибер-поэзии. Так появился телеграм-бот «Нейропоэт», которому нужно дать пару строчек, а дальше он сам сгенерирует стихотворное продолжение.
Кроме текстов, нейросети начали писать сценарии. В 2019 году ИИ создал концептуальный ролик для Nike, обучившись на рекламных слоганах компании за последние 8 лет. Получилось очень в духе бренда, стильно и симпатично. Правда, если поймать стиль у нейросети точно получилось, то с содержанием все не так неоднозначно. Вроде бы ИИ пропагандирует крутую идею про преодоление: «Жизнь несправедлива. Если бы у тебя была всего одна рука, то не просто смотри на марафон. Сначала — марафон», но потом почему-то советует вот это: «Будь не просто миром. Возьми, умри. А потом живи как бегун».
А вот у искусственного интеллекта IBM Watson получилось куда круче. Эта нейросеть написала сценарий для рекламы седана Lexus E. И она училась не по рекламным кампаниям бренда, а вообще по всем самым крутым роликам про автомобили, получившим Каннскую награду за 15 лет. Британский кинорежиссер Кевин Макдональд в соавторстве с креативным агентством The&Partnership London сняли ролик по сценарию нейросети и получилось… да круто получилось!
От Шостаковича до Егора Летова
В 2016 году разработчики «Яндекса» Иван Ямщиков и Алексей Тихонов выпустили музыкальный альбом. В его создании принимал участие Егор Летов и нейросеть. Получилась «Нейронная оборона» — искусственные тексты в духе Гражданской Обороны. На самом деле этот первый резонансный опыт нельзя полностью записать на счет ИИ. Ямщиков и Тихонов сами сочиняли музыку, сами пели, да и выборку строчек из песенных текстов для алгоритма нейросети тоже собирали сами.
Вслед за «Нейронной обороной» эти же разработчики научили нейросеть сочинять в духе Курта Кобейна, а затем написали целую пьесу «Цифровой восход», которую впоследствии исполнил оркестр Юрия Башмета. Но даже здесь, несмотря на то, что нейросеть училась у Баха и Шостаковича, пришлось поработать человеку. Композитор Кузьма Бодров вручную обрабатывал кучу аудиодорожек, созданных ИИ, дописывал и развивал выбранные фрагменты и собирал их в одну композицию.
В 2017 году состоялся еще один музыкальный эксперимент от классики. На сей раз Ямщиков и Тихонов взяли за основу стиль Александра Скрябина, а аранжировкой и сборкой получившихся аудиодорожек занималась композитор Мария Чернова.
Конечно, «Яндекс» — не единственный, кто учит нейросети сочинять музыку. В том же 2017 году вышел альбом Hello World, написанный ИИ и доведенный до ума группой композиторов и музыкантов. Вышло несколько футуристично, но очень даже интересно.
А вот песня от проекта Flow Machines, которая очень напоминает творчество The Beatles.
OpenAI тоже работает над тем, чтобы научить свои нейросети музыке. Так появился проект Jukebox, который создает и тексты, и музыку, и уже нагенерировал больше семи тысяч композиций. Пока журналисты и композиторы признают Jukebox самым интересным музыкальным алгоритмом из всех существующих. Jukebox действительно очень неплохо имитирует жанры и повторяет стиль известных исполнителей и групп, у которых учится. Ключевое отличие Jukebox от всего, что было раньше — она выдает готовый продукт автоматически. То есть и играет, и поет нейросеть сама без участия человека. Послушать творчество
OpenAI можно здесь.
Все же, в музыке нейросети еще не настолько самостоятельны, как в живописи и текстах. Пока в большинстве случаев ИИ выдает набор звуков, не связанных ни ритмом, ни композицией, из которых композиторы уже вручную отбирают интересные сочетания и созвучия.
Новые люди и…котики!
Не то чтобы нейросети научились создавать реальных людей, которые ходили бы рядом с нами. Но вот генерировать фотографии несуществующих людей — вполне и весьма качественно. В прошлом году Филипп Ванг на базе алгоритма StyleGAN от Nvidia запустил сайт, который может бесконечно создавать человеческие портреты.
Алгоритм работает в комбинации двух нейросетей: одна генерирует изображение, а вторая проверяет его на реалистичность. Адаптация происходит настолько ошеломляюще реалистичной, что отличить фейк от настоящего лица нереально.
На этом Nvidia не остановились, запустив аналогичные сервисы по созданию лошадей, молекул, картин и, конечно, котиков!
Кстати, создать своего собственного несуществующего котика можно и с помощью сервиса Affinelayer. В одном окошке вы рисуете кота, в другом нейросеть генерирует что-то по вашему рисунку. Получается далеко не так реалистично, как у предыдущего алгоритма, но так и первоисточник в виде ручного рисунка — так себе.
Многие разработчики, стоящие за созданием алгоритмов нейросетей, по-прежнему не считают, что искусственный интеллект — во всяком случае пока что — сможет всецело заменить какие-то профессии. Работа нейросетей все равно основана на считывании уже существующих данных и примеров, созданных живыми людьми. Чтобы сгенерировать пару строчек более-менее осмысленного текста, нейросеть обрабатывает сотни тысяч уже написанных книг, а чтобы нарисовать котика, похожего на настоящего — миллионы фотографий настоящих котов. Человеческое воображение и творчество по-прежнему остаются источником данных для машинных алгоритмов. Так что если вы художник, писатель, поэт или музыкант, то беспокоиться пока рано. Но кто его знает, что случится в будущие годы…
Нейросети: как искусственный интеллект помогает в бизнесе и жизни
Читайте оригинал статьи в Блоге DTI.
В работе Oxford Martin School 2013 года говорилось о том, что 47% всех рабочих мест может быть автоматизировано в течение следующих 20 лет. Основным драйвером этого процесса является применение искусственного интеллекта, работающего с большими данными, как более эффективной замены человеку.
Машины теперь способны решать все больше процессов, за которые раньше отвечали люди. Кроме того, делают это качественнее и во многих случаях дешевле. О том, что это значит для рынка труда, в июле этого года говорил Герман Греф, выступая перед студентами Балтийского федерального университета им. Канта:
“Мы перестаём брать на работу юристов, которые не знают, что делать с нейронной сетью. Вы — студенты вчерашнего дня. Товарищи юристы, забудьте свою профессию. В прошлом году 450 юристов, которые у нас готовят иски, ушли в прошлое, были сокращены. У нас нейронная сетка готовит исковые заявления лучше, чем юристы, подготовленные Балтийским федеральным университетом. Их мы на работу точно не возьмем.”
Искусственный интеллект, машинное обучение и нейросети: в чем разница
Нейронная сеть – один из способов реализации искусственного интеллекта (ИИ).
В разработке ИИ существует обширная область — машинное обучение. Она изучает методы построения алгоритмов, способных самостоятельно обучаться. Это необходимо, если не существует четкого решения какой-либо задачи. В этом случае проще не искать правильное решение, а создать механизм, который сам придумает метод для его поиска.
#справка Во многих статьях можно встретить термин «глубокое» — или «глубинное» — обучение. Под ним понимают алгоритмы машинного обучения, использующие много вычислительных ресурсов. В большинстве случаев под ним можно понимать просто “нейронные сети”.
Чтобы не запутаться в понятиях «искусственный интеллект», «машинное обучение» и «глубокое обучение», предлагаем посмотреть на визуализацию их развития:
#интересное Существует два типа искусственного интеллекта (ИИ): слабый (узконаправленный) и сильный (общий). Слабый ИИ предназначен для выполнения узкого списка задач. Такими являются голосовые помощники Siri и Google Assistant и все остальные примеры, которые мы приводим в этой статье. Сильный ИИ, в свою очередь, способен выполнить любую человеческую задачу. На данный момент реализация сильного ИИ невозможна, он является утопической идеей.
Как устроена нейросеть
Нейросеть моделирует работу человеческой нервной системы, особенностью которой является способность к самообучению с учетом предыдущего опыта. Таким образом, с каждым разом система совершает все меньше ошибок.
Как и наша нервная система, нейросеть состоит из отдельных вычислительных элементов – нейронов, расположенных на нескольких слоях. Данные, поступающие на вход нейросети, проходят последовательную обработку на каждом слое сети. При этом каждый нейрон имеет определенные параметры, которые могут изменяться в зависимости от полученных результатов – в этом и заключается обучение сети.
Предположим, что задача нейросети – отличать кошек от собак. Для настройки нейронной сети подается большой массив подписанных изображений кошек и собак. Нейросеть анализирует признаки (в том числе линии, формы, их размер и цвет) на этих картинках и строит такую распознавательную модель, которая минимизирует процент ошибок относительно эталонных результатов.
На рисунке ниже представлен процесс работы нейросети, задача которой — распознать цифру почтового индекса, написанную от руки.
История нейросетей
Несмотря на то, что нейросети попали в центр всеобщего внимания совсем недавно, это один из старейших алгоритмов машинного обучения. Первая версия формального нейрона, ячейки нейронной сети, была предложена Уорреном Маккалоком и Уолтером Питтсом в 1943 году.
А уже в 1958 году Фрэнк Розенблатт разработал первую нейронную сеть. Несмотря на свою простоту, она уже могла различать, например, объекты в двухмерном пространстве.
Mark I Perceptron — машина Розенблатта
Первые успехи привлекли повышенное внимание к технологии, однако затем другие алгоритмы машинного обучения стали показывать лучшие результаты, и нейросети отошли на второй план. Следующая волна интереса пришлась на 1990-е годы, после чего о нейросетях почти не было слышно до 2010 года.
Почему нейросети вновь популярны
До 2010 года попросту не существовало базы данных, достаточно большой для того, чтобы качественно обучить нейросети решать определенные задачи, в основном связанные с распознаванием и классификацией изображений. Поэтому нейросети довольно часто ошибались: путали кошку с собакой, или, что еще хуже, снимок здорового органа со снимком органа, пораженного опухолью.
Но в 2010 году появилась база ImageNet, содержащая 15 миллионов изображений в 22 тысячах категорий. ImageNet многократно превышала объем существовавших баз данных изображений и была доступна для любого исследователя. С такими объемами данных нейросети можно было учить принимать практически безошибочные решения.
Размер ImageNet в сравнении с другими существовавшими в 2010 году базами изображений
До этого на пути развития нейросетей стояла другая, не менее существенная, проблема: традиционный метод обучения был неэффективен. Несмотря на то что важную роль играет число слоев в нейронной сети, важен также и метод обучения сети. Использовавшийся ранее метод обратного шифрования мог эффективно обучать только последние слои сети. Процесс обучения оказывался слишком длительным для практического применения, а скрытые слои глубинных нейросетей не функционировали должным образом.
Результатов в решении этой проблемы в 2006 году добились три независимых группы ученых. Во-первых, Джеффри Хинтон реализовал предобучение сети при помощи машины Больцмана, обучая каждый слой отдельно. Во-вторых, Ян ЛеКан предложил использование сверточной нейронной сети для решения проблем распознавания изображений. Наконец, Иошуа Бенджио разработал каскадный автокодировщик, позволивший задействовать все слои в глубокой нейронной сети.
Примеры успешного применения нейросетей в бизнесе
Медицина
Команда исследователей из Ноттингемского университета разработала четыре алгоритма машинного обучения для оценки степени риска сердечно-сосудистых заболеваний пациентов. Для обучения использовались данные 378 тыс. британских пациентов. Обученный искусственный интеллект определял риск кардиологических заболеваний эффективнее реальных врачей. Точность алгоритма — между 74 и 76,4 процентами (стандартная система из восьми факторов, разработанная Американской коллегией кардиологии, обеспечивает точность лишь в 72,8%).
Финансы
Японская страховая компания Fukoku Mutual Life Insurance заключила контракт с IBM. Согласно нему, 34 сотрудников японской компании заменит система IBM Watson Explorer AI. Нейросеть будет просматривать десятки тысяч медицинских сертификатов и учитывать число посещений госпиталей, перенесенные операции и другие факторы для определения условий страхования клиентов. В Fukoku Mutual Life Insurance уверены, что использование IBM Watson повысит продуктивность на 30% и окупится за два года.
Машинное обучение помогает распознавать потенциальные случаи мошенничества в различных сферах жизни. Подобный инструмент использует, например, PayPal – в рамках борьбы с отмыванием денег компания сравнивает миллионы транзакций и обнаруживает среди них подозрительные. В результате, мошеннические транзакции в PayPal составляют рекордно низкие 0,32%, тогда как стандарт в финансовом секторе — 1,32%.
Коммерция
Искусственный интеллект существенно улучшил механизмы рекомендаций в онлайн-магазинах и сервисах. Алгоритмы, основанные на машинном обучении, анализируют ваше поведение на сайте и сравнивают его с миллионами других пользователей. Все для того, чтобы определить, какой продукт вы купите с наибольшей вероятностью.
Механизм рекомендаций обеспечивает Amazon 35% продаж. Алгоритм Brain, используемый YouTube для рекомендации контента, позволил добиться того, что практически 70% видео, просматриваемых на сайте, люди нашли благодаря рекомендациям (а не по ссылкам или подпискам). WSJ сообщало о том, что использование искусственного интеллекта для рекомендаций является одним из факторов, повлиявших на 10-кратный рост аудитории за последние пять лет.
Алгоритм Yandex Data Factory способен предсказывать влияние промоакций на объем продаж товаров. Анализируя историю продаж, а также тип и ассортимент магазина, алгоритм дал 87% точных (с точностью до коробки) и 61% ультраточных (с точностью до упаковки) прогнозов.
Нейросети, анализирующие естественный язык, могут использоваться для создания чат-ботов, позволяющих клиентам получить необходимую информацию о продуктах компании. Это позволит сократить издержки на команды колл-центров. Подобный робот уже работает в приемной Правительства Москвы и обрабатывает около 5% запросов. Бот способен подсказать, в том числе, расположение ближайшего МФЦ и график отключения горячей воды.
На технологии нейронных сетей также основана Albert – маркетинговая платформа полного цикла, самостоятельно осуществляющая практически все операции. Использующая ее компания-производитель нижнего белья Cosabella в итоге расформировала собственный отдел маркетинга и полностью доверилась платформе.
Транспорт
Беспилотные автомобили – концепт, над которым работает большинство крупных концернов, а также технологические компании (Google, Uber, Яндекс и другие) и стартапы, в своей работе опирается на нейросети. Искусственный интеллект отвечает за распознавание окружающих объектов – будь то другой автомобиль, пешеход или иное препятствие.
Так видит наш мир нейросеть
Потенциал искусственного интеллекта в этой сфере не ограничивается автопилотом. Недавний опрос IBM показал: 74% топ-менеджеров автомобильной индустрии ожидают, что умные автомобили появятся на дорогах уже к 2025 году. Такие автомобили, интегрированные в Интернет вещей (см. наш предыдущий лонгрид), будут собирать информацию о предпочтениях пассажиров и автоматически регулировать температуру в салоне, громкость радио, положение сидений и другие параметры. Помимо пилотирования, система также будет информировать о возникающих проблемах (и даже попытается решить их сама) и ситуации на дороге.
Промышленность
Нейросеть, разработанная Марком Уоллером из Шанхайского Университета, специализируется на разработке синтетических молекул. Алгоритм составил шестистадийный синтез производного бензопирана сульфонамида (необходим при лечении Альцгеймера) всего за 5,4 секунды.
Инструменты Yandex Data Factory помогают при выплавке стали: использующийся для производства стали металлический лом зачастую неоднороден по составу. Чтобы сталь соответствовала стандартам, при ее выплавке всегда нужно учитывать специфику лома и вводить специальные добавки. Этим обычно занимаются специально обученные технологи. Но, поскольку на таких производствах собирается много информации о поступающем сырье, применяемых добавках и результате, эту информацию с большей эффективностью способна обработать нейросеть. По данным Яндекса, внедрение нейросетей позволяет на 5% сократить расходы дорогих ферросплавов.
Аналогичным образом нейросеть способна помочь в переработке стекла. Сейчас это нерентабельный, хотя и полезный, бизнес, нуждающийся в государственных субсидиях. Использование технологий машинного обучения позволит значительно сократить издержки.
Сельское хозяйство
Инженеры Microsoft совместно с учеными из ICRISAT применяют искусственный интеллект, чтобы определить оптимальное время посева в Индии. Приложение, использующее Microsoft Cortana Intelligence Suite, также следит за состоянием почвы и подбирает необходимые удобрения. Изначально в программе участвовало всего лишь 175 фермеров из 7 деревень. Они начали посев только после соответствующего SMS уведомления. В результате, они собрали урожая на 30-40% больше, чем обычно.
Развлечения и искусство
В прошлом году вышли и мгновенно стали популярными приложения, использующие нейросети для обработки фото и видео: MSQRD от белорусских разработчиков (в дальнейшем сервис выкупила Facebook), и российские Prisma и Mlvch. Другой сервис, Algorithmia, раскрашивает черно-белые фотографии.
Яндекс успешно экспериментирует с музыкой: нейронные сети компании уже записали два альбома: в стиле Nirvana и “Гражданской обороны”. А музыка, написанная нейросетью под композитора-классика Александра Скрябина, была исполнена камерным оркестром, что заставляет вновь задуматься над вопросом о том, сможет ли робот сочинить симфонию. Нейросеть, созданная сотрудниками Sony, вдохновлялась Бахом.
Японский алгоритм написал книгу “День, когда Компьютер написал роман”. Несмотря на то что с характерами героев и сюжетными линиями неопытному писателю помогали люди, компьютер проделал огромную работу – в итоге одна из его работ прошла отборочный этап престижной литературной премии. Нейросети также написали продолжения к Гарри Поттеру и Игре Престолов.
В 2015 году нейросеть AlphaGo, разработанная командой Google DeepMind, стала первой программой, победившей профессионального игрока в го. А в мае этого года программа обыграла сильнейшего игрока в го в мире, Кэ Цзэ. Это стало прорывом, поскольку долгое время считалось, что компьютеры не обладают интуицией, необходимой для игры в го.
Безопасность
Команда разработчиков из Технологического университета Сиднея представила дронов для патрулирования пляжей. Основной задачей дронов станет поиск акул в прибрежных водах и предупреждение людей на пляжах. Анализ видеоданных производят нейросети, что существенно отразилось на результатах: разработчики утверждают о вероятности обнаружения и идентификации акул до 90%, тогда как оператор, просматривающий видео с беспилотников, успешно распознает акул лишь в 20-30% случаев.
Австралия занимает второе место в мире после США по количеству случаев нападения акул на людей. В 2016 году в этой стране были зафиксированы 26 случаев нападения акул, два из которых закончились смертью людей.
В 2014 году Лаборатория Касперского сообщала, что их антивирус регистрирует 325 тыс. новых зараженных файлов ежедневно. В то же время, исследование компании Deep Instinct показало, что новые версии вирусов практически не отличаются от предыдущих – изменение составляет от 2% до 10%. Самообучающаяся модель, разработанная Deep Instinct, на основании этой информации способна с высокой точностью определять зараженные файлы.
Нейросети также способны искать определенные закономерности в том, как хранится информация в облачных сервисах, и сообщать об обнаруженных аномалиях, способных привести к бреши в безопасности.
Бонус: нейросети на страже нашего газона
В 2016 году 65-летний инженер NVIDIA Роберт Бонд столкнулся с проблемой: соседские кошки регулярно посещали его участок и оставляли следы своего присутствия, что раздражало его жену, работающую в саду. Бонд сразу отсек слишком недружелюбную идею соорудить ловушки для незваных гостей. Вместо этого он решил написать алгоритм, который бы автоматически включал садовые разбрызгиватели воды при приближении кошек.
Перед Робертом стояла задача идентификации кошек в поступающем с внешней камеры видеопотоке. Для этого он использовал систему, основанную на популярной нейросети Caffe. Каждый раз, когда камера наблюдала изменение в обстановке на участке, она делала семь снимков и передавала их нейросети. После этого нейросеть должна была определить, присутствует ли в кадре кошка, и, в случае утвердительного ответа, включить разбрызгиватели.
Изображение с камеры во дворе Бонда
До начала работы нейросеть прошла обучение: Бонд “скормил” ей 300 разных фотографий кошек. Анализируя эти фотографии, нейросеть училась распознавать животных. Но этого оказалось недостаточно: она корректно определяла кошек лишь в 30% случаев и приняла за кошку тень Бонда, в результате чего он сам оказался мокрым.
Нейросеть заработала лучше после дополнительного обучения на большем количестве фотографий. Однако Бонд предупреждает, что нейросеть можно натренировать слишком сильно, в случае чего у нее сложится нереалистичный стереотип – например, если все снимки, использующиеся для обучения, сняты с одного ракурса, то искусственный интеллект может не распознать ту же самую кошку с другого угла. Поэтому чрезвычайно важным является грамотный подбор обучающего ряда данных.
Через некоторое время кошки, обучившиеся не на фотографиях, но на собственной шкуре, перестали посещать участок Бонда.
Заключение
Нейронные сети, технология середины прошлого века, сейчас меняет работу целых отраслей. Реакция общества неоднозначна: одних возможности нейросетей приводят в восторг, а других – заставляют усомниться в их пользе как специалистов.
Однако не везде, куда приходит машинное обучение, оно вытесняет людей. Если нейросеть ставит диагнозы лучше живого врача, это не значит, что в будущем нас будут лечить исключительно роботы. Вероятнее, врач будет работать вместе с нейросетью. Аналогично, суперкомпьютер IBM Deep Blue выиграл в шахматы у Гарри Каспарова еще в 1997 году, однако люди из шахмат никуда не делись, а именитые гроссмейстеры до сих пор попадают на обложки глянцевых журналов.
Кооперация с машинами принесет гораздо больше пользы, чем конфронтация. Поэтому мы собрали список материалов в открытом доступе, которые помогут вам продолжить знакомство с нейросетями: