Несмотря на то, что споры об искусственном интеллекте и последствиях его развития по-прежнему не утихают, даже скептикам приходится признать очевидное: ИИ — это не только чаты для ленивых учеников и месторождение картинок, не только подмена информации и, как следствие, полная потеря доверия к различным ее источникам, не только угроза «восстания машин», но и мощнейший инструмент для создания новых полезных технологий в самых разных областях человеческой деятельности. Сегодня мы расскажем вам о нескольких новых технологиях с применением ИИ, созданных российскими специалистами.
«Компьютерное зрение» предотвращает катастрофы
Важнейшим направлением работ с нейросетями является разработка технологий для предотвращения различных аварийных ситуаций с использованием «компьютерного зрения» — анализа изображений и видео искусственным интеллектом.
В Новосибирском государственном техническом университете разработали систему по обнаружению дефектов в бетонных сооружениях. На прочность бетона влияет множество факторов — от нарушений технологии при его производстве и неправильной эксплуатации до сложных климатических условий. Что касается прочности самих бетонных конструкций, то тут не стоит забывать и про человеческий фактор, когда, например, жители многоквартирных домов, игнорируя все запреты, сносят во время ремонта частично или полностью несущие стены.
Известно множество случаев, когда дефекты в бетонных конструкциях приводили к их частичному или полному обрушению с самыми катастрофическими последствиями. До сих пор памятна трагедия, случившаяся в феврале 2004 года в Москве и унесшая жизни 28 человек, отдыхавших в аквакомплексе "Трансвааль-парк", где на посетителей обрушился монолитный купол из тонкостенного бетона. А в мае 2020 года в Норильске произошла техногенная катастрофа, имевшая серьезные последствия для окружающей среды: разгерметизировался один из резервуаров ТЭЦ. Результатом стал разлив топлива, позже попавшего в водоемы и создавшего угрозу для всей экосистемы Северного Ледовитого океана. Причина аварии — также разрушение бетонной конструкции, в данном случае монолитного бетонного основания резервуара.
Студент факультета прикладной математики и информатики НГТУ Николай Обидин, используя данные со множества объектов, обучил нейросеть анализировать видеопотоки с камер, наблюдающих за бетонными поверхностями. Такая система способна найти повреждение в конструкции намного раньше, чем это мог бы сделать человек. Во-первых, потому что может распознать мельчайшие микротрещины, невидимые человеческому глазу, во-вторых, ИИ способен обрабатывать онлайн огромные массивы информации с высочайшей скоростью. Время в данном случае играет решающую роль: вовремя обнаруженный изъян может быть устранен без серьезных материальных затрат и прежде, чем его наличие приведет к катастрофическим последствиям.
Разработка новосибирского студента может стать настоящим прорывом в мониторинге состояния бетонных конструкций, обеспечив сокращение материальных затрат на устранение повреждений и последствий аварийных случаев. На следующем этапе исследований планируется опробовать методы использования такой системы на БПЛА и подводных устройствах для контроля состояния бетонных сооружений в труднодоступных местах на суше и под водой.
Другой пример применения ИИ для предотвращения катастроф, на сей раз авиационных, был представлен в этом году на форуме инфраструктуры гражданской авиации NAIS (Национальный авиационный инфраструктурный салон). Саратовская IT-компания Digital Skripka презентовала систему, способную распознавать посторонние предметы на взлетно-посадочных полосах, наледи, разлитое топливо, приближающихся птиц и другие потенциально опасные для самолета объекты, появляющиеся в зоне аэропорта. Различного постороннего мусора на взлетно-посадочных полосах аэропортов встречается довольно много. Для него даже установлено общепринятое международное название Foreign Object Debris (FOD). В числе подобного мусора могут быть крепежные детали, забытые или случайно оброненные ремонтными службами инструменты, фрагменты шин и т.д. И трагических инцидентов, связанных с подобными объектами, тоже немало. В 2000 году в Париже авиалайнер, выполняющий рейс Париж-Нью-Йорк, при разбеге на взлетно-посадочной полосе наехал на посторонний предмет, из-за чего разорвалась шина, фрагменты которой повредили топливный бак. В результате катастрофы погибли 113 человек. В 2014 году в России в столичном аэропорту Внуково также во время разбега частный самолет Dassault Falcon 50, выполнявший рейс Москва-Париж, столкнулся на полосе со снегоуборочной машиной. Воздушное судно перевернулось и загорелось. Последствия также были трагическими — погибли все четыре человека, находившиеся на борту. Именно этот случай упомянул на форуме NAIS специалист службы компьютерного зрения IT-компании Digital Skripka Сергей Борисовский. По его словам, разработанная компанией нейросеть точно помогла бы избежать такой ситуации. Как утверждают авторы проекта, система способна мониторить состояние аэропорта среднего размера с помощью всего десятка дронов и нескольких камер на взлетно-посадочных полосах и рулежных дорожках.
Новые горизонты при ограниченных возможностях
Над тем, чтобы направить возможности искусственного интеллекта на помощь людям с ограниченными возможностями здоровья, работают многие исследователи. В Новосибирском государственном техническом университете решили использовать ИИ для помощи людям, имеющим серьезные проблемы со зрением. Раньше слабовидящим, чтобы ориентироваться на улицах, было необходимо присутствие рядом сопровождающих или собак-поводырей, теперь же достаточно смартфона с приложением, работающим на основе нейросетей. Достаточно загрузить программу, разместить на груди гаджет камерой вперед и можно свободно передвигаться, не опасаясь препятствий. Нейросеть обучена распознавать в потоке видео различные преграды и предупреждать о них. Любой предмет, являющийся серьезным препятствием на пути незрячего человека, новая система замечает на расстоянии пяти метров и подает звуковой сигнал о преграде. Важно, что движущиеся объекты приложение тоже распознает мгновенно, ведь для слабовидящего или слепого человека серьезной проблемой могут стать не только едущие машины, но также и автоматически закрывающиеся двери, ворота и другие движущиеся объекты. Новой системе с применением ИИ достаточно доли секунды, чтобы оценить ситуацию и моментально выдать звуковое сообщение о надвигающейся опасности. Таким образом, исследователи НГТУ буквально заменили зрение человека «компьютерным зрением», или сверхточной нейросетью. Безусловным преимуществом разработки сибиряков можно назвать и ее доступность — приложение не требует подключения к интернету, может выполнять все свои функции в офлайн-режиме, а также является абсолютно бесплатным и не содержит рекламы.
Задача поставить нейросети на службу людям с ограниченными возможностями здоровья заинтересовала и сотрудников Новгородского государственного университета. Здесь разрабатывается система, которая, используя искусственный интеллект, позволяет управлять компьютером одним лишь взглядом. Безусловно, такой инструмент может стать настоящим спасением для тех, кто по той или иной причине не может использовать для управления ПК мышь и клавиатуру. Система состоит из двух нейросетей, первая из которых распознает лицо человека в целом, вторая — нос, рот, глаза, брови. В результате их общей работы определятся, куда именно на мониторе смотрит человек. Сети обучались на основе данных из открытых источников, доработанных новгородцами. Успешные испытания были проведены на собственной датабазе. Далее разработчики собираются создать третью часть системы, где нейросеть будет более точно определять направление взгляда на экран, что сделает возможным управление компьютером при помощи глаз. Интересно, что такая коммуникации между человеком и ЭВМ была описана еще в 2001 году в романе Бернара Вербера «Последний секрет», в котором полностью парализованный человек научился управлять ПК одними зрачками. Менее четверти века назад все это воспринималось как фантастика, сейчас она на наших глазах превращается в реальность.
Немало исследований проводят отечественные IT-специалисты и по внедрению искусственного интеллекта в медицинские технологии. В Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева предложили новый способ расшифровки данных электрокардиограмм с использованием графовой нейросети. Метод, примененный нижегородцами, позволяет существенно повысить точность постановки диагноза у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями. А в Балтийском федеральном университете им. Иммануила Канта протестировали модель ИИ, интерпретирующую снимки новообразований в легких, полученные в результате рентгеновских обследований и МРТ. Метод не только позволяет определять с высокой точностью характер и параметры опухоли, но и избавляет пациентов от болезненной процедуры биопсии.
Заслон от мошенников
По мере того как с развитием технологий появляются все новые и новые виды мошенничества, придумывают и новые способы защиты от них. В том числе и при помощи искусственного интеллекта. IT-компания Smart Engines предложила новую разработку с использованием нейросети для удаленной проверки документов. В своей работе специалист использовали две уже существующие нейросетки: «Да Винчи» и «Шерлок».
«Да Винчи», как и положено ИИ, названному в честь великого художника, виртуозно работает с изображениями. Например, с селфи, сделанными вместе с паспортом, для удаленного предоставления, допустим, в банк. Нейросеть мгновенно и очень точно распознает документ, при этом для нее не важно, под каким углом было сделано фото, перевернуто ли оно и какого вообще качества снимок, что упрощает требования как к способностям владельца документа фотографировать, так и к характеристикам смартфона, с которого делается фото.
Далее за дело со всей дотошностью своего тезки, великого сыщика, берется «Шерлок» и проверяет распознанный «Да Винчи» документ по сотням параметров. Нейросеть выявляет возможные манипуляции с фото: определяет, не было ли оно сделано с ксерокопии или снято с экрана, не было ли обработано какими-то программами. Кроме того, ИИ сравнивает фото на документе с изображением человека на селфи, который его предоставляет. Продолжительность всего процесса из двух фаз — не более секунды.
Подобная проверка способна выявить любые попытки использовать чужие или фальшивые документы, предоставить недостоверные данные и другие ухищрения мошенников. Таким образом, система компании Smart Engines открывает новые возможности для финансовых организаций по расширению клиентской базы с обеспечением полноценной защиты данных потребителей.
Еще один вид мошенничества побудил специалистов, работающих с ИИ, придумать методы, где нейросеть будет бороться с... нейросетью. Дело в том, что очень распространенным видом обмана в последнее время стало использование в научных и дипломных работах, рефератах и других текстах вставок, сгенерированных ИИ. Российские специалисты решили разработать системы, в которых нейросети обнаруживают куски в виде творений своих же «коллег» — других нейросетей. Как объяснили разработчики, разные модели с использованием ИИ способны как обнаруживать целые куски текстов, сгенерированных нейросетями, так и различать переписанные и переделанные с помощью синонимов фрагменты чужих печатных трудов.
***
Сообщения о новых применениях возможностей искусственного интеллекта появляются в СМИ ежедневно. Реализация таких технологий не требует, как правило, строительства дорогостоящих объектов или производства сложного оборудования, что делает их весьма перспективными для внедрения и массового применения.
Автор текста Наталья Сидорова
Изображение на обложке: Freepik
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
