Как искусственный интеллект помогает решать социальные проблемы

В 2021 году выручка мирового рынка технологий искусственного интеллекта (ИИ), включая программное обеспечение (ПО), оборудование и услуги, вырастет на 16,4% до $327,5 млрд. В ближайшее время это значение будет увеличиваться в среднем на 17,5% и к 2024 году достигнет $554,3 млрд. Такие прогнозы дают в международной исследовательской и консалтинговой компании International Data Corporation. Сферы применения ИИ также расширяются: в частности, разработчики находят все больше способов применения технологии для решения социальных проблем. Уже сейчас при помощи алгоритмов можно обнаруживать неэкологичные автомобили, бороться с нелегальными онлайн-аптеками, защищать диких животных.

Алгоритм для борьбы с торговлей людьми

Группа исследователей из Университета Карнеги — Меллона (США) и Университета Макгилла (Канада) разработали инструмент под названием InfoShield, который умеет обнаруживать объявления о торговле людьми в интернете. Обычно правоохранительные органы ищут такие сообщения вручную, и ученые надеются, что их разработка поможет ускорить этот процесс. Они поясняют, что такие объявления, как правило, пишутся одним человеком, который «рекламирует» несколько жертв. Программа анализирует группы текстов, содержащие похожие слова и обороты. Затем она выявляет те из них, в которых есть элементы, указывающие на организованную преступную деятельность. «Наш алгоритм может собрать миллионы рекламных объявлений и выявить в них общие части, — говорит один из авторов работы, сотрудник Университета Карнеги — Меллона Христос Фалутсос. — Если в них много общего — неточно, но весьма вероятно, что это что-то подозрительное».

Программа InfoShield основана на алгоритме, который помогает выявлять аномалии в данных, например опечатки в текстах или мошеннические действия. Набор данных, на которых тестировался алгоритм, содержал реальные рекламные объявления, размещенные торговцами людьми. Точность выявления таких сообщений составила почти 84%. Более того, InfoShield не отмечает объявления как подозрительные в том случае, если они таковыми не являются. Это важно, так как «ложные срабатывания» могут быстро подорвать доверие к разработке, отмечает Христос Фалутсос.

Информация о жертвах является конфиденциальной, поэтому исследователи не могут публично подтвердить достоверность данных. Чтобы подтвердить результаты своих исследований, они обратились к социальной сети Twitter. На платформе существует много ботов, которые публикуют идентичные внешне твиты. Как и в случае с объявлениями о торговле людьми, задача InfoShield состояла в том, чтобы обнаружить организованную деятельность. Испытания показали, что алгоритм выявляет объявления, созданные ботами, с точностью 90% и более. При этом программа ориентировалась исключительно на текст твитов, игнорируя такие параметры, как количество подписчиков у владельца профиля, число ретвитов и лайков. Исходный код алгоритма и дата-сеты Twitter можно скачать на веб-портале GitHub.

Алгоритм может анализировать объявления на разных языках, включая английский, испанский, итальянский, японский. Он способен обрабатывать 4 млн документов за восемь часов на обычном ноутбуке. Испытания проводились на ноутбуке Dell Alienware с оперативной памятью 32 ГБ, процессором Intel Core i7 и операционной системой Arch Linux.

Авторы исследования напоминают, что торговля людьми — это серьезная социальная проблема. В период с 2017 по 2018 год в более чем 110 странах жертвами торговли стали по меньшей мере 74 тыс. человек. Более 70% из них — это взрослые женщины и девочки. Около 77% жертв женского пола подвергаются сексуальной эксплуатации, 17% — принудительному труду, остальные — другим формам эксплуатации. Кроме того, женщины и девочки также часто становятся жертвами подневольного брака и принудительной беременности. Об этом сообщается в докладе Генерального секретаря ООН, опубликованном в августе 2020 года. В документе подчеркивается, что во время пандемии женщины и девочки оказались в еще более уязвимом положении в том числе из-за того, что торговцы людьми стали использовать для вербовки жертв и рекламы их услуг онлайн-инструменты, включая социальные сети.

«Умный» экзоскелет, который увеличивает скорость ходьбы

Ученые из Стэнфордского университета разработали прототип экзоскелета, который позволяет человеку ускорять темп ходьбы, не прилагая к этому дополнительных усилий. Устройство представляет собой раму, которая обхватывает верхнюю часть голени и крепится к обуви. Оно приводится в действие внешними двигателями. Под управлением алгоритма эти двигатели тянут трос, проходящий по задней части прикрепленной к ноге конструкции. Когда человек отталкивает ногу от земли, трос поднимает его пятку вверх, помогая быстрее опустить стопу вниз.

Десятерых здоровых участников испытания попросили ходить по беговой дорожке с комфортной для них скоростью. Дорожку не требовалось регулировать, она подстраивалась под скорость ходьбы самостоятельно. Сначала испытуемые ходили без экзоскелета, потом с выключенным экзоскелетом, а затем — с включенным. Включенное устройство работало в трех разных режимах: оптимизированном под скорость ходьбы человека, оптимизированном под количество затрачиваемой им энергии, а также в режиме плацебо. В результате, когда работа экзоскелета адаптировалась под скорость человека, темп ходьбы увеличивался на 42%. Расход энергии уменьшался в среднем на 2% на каждый метр пройденного пути, однако этот показатель сильно варьировался от человека к человеку. Затем исследователи оптимизировали настройки экзоскелета под количество затрачиваемой человеком энергии. Расход энергии действительно снизился, однако скорость ходьбы при этом не увеличилась. В режиме плацебо испытуемые ходили медленнее и тратили много энергии.

В будущем авторы разработки планируют сделать экзоскелет более комфортным для ношения. Они также хотят выяснить, можно ли с помощью таких устройств уменьшить боль, вызванную нагрузкой на суставы, или повысить устойчивость человека. Для этого они намерены проводить эксперименты с участием пожилых людей.

Программа для сокращения продовольственных отходов

Немецкий проект Resource-Efficient Intelligent Foodchain (REIF, изучает потенциал использования ИИ в пищевой промышленности) совместно с исследовательским институтом Fraunhofer Institute for Casting, Composite and Processing Technology (IGCV) работают над созданием высокотехнологичного инструмента, который поможет сократить продовольственные потери. Проект финансируется Федеральным министерством экономики и энергетики Германии, которое выделило на него €10 млн. Сейчас авторы проекта находятся на стадии разработки концепции, в скором времени начнутся первые испытания.

Специалисты подчеркивают, что только в Германии каждый год теряется около 12 млн т продуктов. При этом 30% потерь происходит на этапе производства и обработки, еще 18% — во время оптовой и розничной торговли. Мировой объем продовольственных потерь в Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН оценивают в 1,3 млрд т. Для производства этих продуктов требуется 1,4 млрд га земли, или 28% от всех сельскохозяйственных площадей, а также 250 куб. км воды, что эквивалентно объему годового стока Волги и в три раза превышает объем Женевского озера.

Авторы проекта сосредоточились на молочной, мясной и хлебобулочной продукции, которая часто выбрасывается из-за короткого срока годности. Чтобы сократить потери, необходимо снизить объемы перепроизводства, а также уменьшить количество отходов, объясняет исследователь из IGCV Патрик Циммерман. Вместе с коллегами он изучает способы применения ИИ для оптимизации внутренних процессов в компании, начиная от выращивания продуктов на ферме и заканчивая их продажей в супермаркетах. В частности, интеллектуальные датчики и самообучающиеся алгоритмы можно использовать для того, чтобы усовершенствовать процесс замешивания теста для выпечки или ингредиентов для мясных продуктов.

В будущем REIF и IGCV планируют создать целую ИТ-экосистему, где компании смогут обмениваться опытом в использовании подобных инструментов и различными данными. Например, доступ к данным о количестве и сроках годности продуктов на полках поможет динамически корректировать их стоимость. «Следовательно, продукт с большей вероятностью будет куплен до того, как он попадет на утилизацию, общая прибыль также будет расти», — поясняет Патрик Циммерман. На платформе будут публиковаться и внешние данные, например о погоде. Так, если погода будет хорошей, производители мясной продукции могут увеличить объем убоя, чтобы удовлетворить потребность покупателей в мясе для барбекю. В плохую погоду объемы убоя, наоборот, можно будет сокращать.