ИИ-2041. Десять образов нашего будущего

Анализ. Глубокое обучение; большие данные; финансовые интернет-приложения, вредоносные проявления ИИ

Преимущества страховки Ganesh Insurance из рассказа «Золотой слон», работающей на базе ИИ, совершенно очевидны. Рия, мама Наяны, экономит семейный бюджет благодаря акционным приложениям. Папа Санджай бросает курить, пить крепкое спиртное и становится более ответственным водителем. Даже младший брат Рохан начинает правильнее питаться, когда под угрозой диабета ИИ забил во все колокола.

Такой набор приложений, работающих на смартстримах (вы, конечно, поняли, что это смартфоны 2041 года), и вправду мог бы помочь людям жить дольше, быть здоровее и богаче. Персонализированные ненавязчивые стимулы четко подсказывают, как жить более правильной жизнью.

В чем же тут подвох? В том, как и чем приходится за это расплачиваться. Вопрос лег в основу нашей первой истории, познакомившей читателя с основополагающей для ИИ концепцией глубокого обучения.

Глубокое обучение — прорыв в области искусственного интеллекта. Среди многих подобластей ИИ машинное обучение — это область, которая привела к наиболее успешным приложениям, а в машинном обучении самым большим достижением является направление под названием «глубокое обучение» — настолько, что термины «ИИ», «машинное обучение» и «глубокое обучение» иногда используются взаимозаменяемо (хотя это и неточно). В 2016 году глубокое обучение вызвало ажиотаж после впечатляющей победы AlphaGo над конкурентом-человеком в игре го, самой популярной интеллектуальной настольной игре в Азии. После этого нашумевшего поворота глубокое обучение стало важной частью большинства коммерческих приложений ИИ, и оно фигурирует в большинстве историй в AI 2041.

В «Золотом слоне» описан потрясающий потенциал глубокого обучения и его ловушки вроде воспроизведения социальных предрассудков в цифровых технологиях.

Так что же такое глубокое обучение? Каковы его ограничения? Какую роль в нем играют данные? Почему интернет и финансы считаются наиболее перспективными отраслями для применения ИИ на ранних этапах? Какие условия оптимальны для глубокого обучения? И почему кажется, что это работает чертовски хорошо — но только когда оно действительно работает? Каковы недостатки и недочеты ИИ?

ЧТО ТАКОЕ ГЛУБОКОЕ ОБУЧЕНИЕ?

Глубокое обучение вдохновлено сложнейшей сетью нейронов нашего мозга, оно строит программные многослойные искусственные нейронные сети с входными, скрытыми и выходными слоями. Данные поступают на входной слой — вход, а результат, соответственно, появляется на выходном слое. Между ними могут находиться тысячи других скрытых слоев — отсюда и «глубокое обучение».

Многие считают, что ИИ «программируется» или «обучается» людьми посредством указания конкретных правил и действий. Например, человек сообщает ИИ, что «у кошек заостренные уши и усы». Но на самом деле глубокое обучение работает лучше без внешних «человеческих» правил. Вместо того чтобы запоминать правила, данные людьми, на вход глубокой нейросети подается множество примеров, а на выход — правильные ответы для каждого из них. Таким образом, сеть между входом и выходом может быть «обучена», чтобы максимизировать шансы получить правильный ответ на заданный вход.

Есть множество примеров, когда человек не подсказывает, а передает информацию на входной слой и «правильный ответ» — на выходной слой.

Представим, что исследователи хотят, чтобы сеть глубокого обучения отличала фотографии кошек от любых других изображений. Для начала исследователь может подать на входной слой миллионы разных фото, маркированных «кошка» или «не кошка»; при этом на выходном слое метки «кошка» или «не кошка» уже должны быть заданы.

Сеть обучается определять, какие признаки в миллионах изображений наиболее информативны для отделения «кошек» от «не кошек». Это обучение представляет собой математический процесс, настраивающий в сети глубокого обучения миллионы (а иногда и миллиарды) параметров, для того чтобы максимизировать вероятность того, что для изображения кошки на входе будет выдана метка «кошки», а для другого изображения — метка «не кошка». На рисунке ниже вы видите такую нейронную сеть глубокого обучения для «распознавания кошек».

Нейронная сеть глубокого обучения, обученная отличать фото кошек от фотографий, на которых изображено что-то другое

В ходе этого процесса глубокая нейросеть математически обучается (или «тренируется») максимизировать значение «целевой функции». В нашем примере с распознаванием кошки такой целевой функцией является вероятность правильного распознавания «кошка» — «не кошка».

После такой тренировки сеть глубокого обучения, по сути, становится гигантским математическим уравнением; его можно протестировать на изображениях, которых она до этого не видела, и убедиться, что сеть путем «умозаключений» способна определить наличие или отсутствие в этих изображениях кошки.