Антология машинного обучения. Важнейшие исследования в области ИИ за последние 60 лет

Модель сомнологических клиник несовершенна, так как трудно диагностировать проблему, пользуясь только одним методом. У каждого человека свои особенности, которые для него нормальны, и наиболее информативными являются отклонения от этого состояния. Для проекта Neurovigil создано специальное устройство iBrain, которое может записать вашу ЭЭГ дома, отправить данные через Интернет и проанализировать ее на предмет отклонений. Это позволит докторам выявлять проблемы на ранних стадиях, когда их проще лечить и не допустить, чтобы они перешли в хронические. Есть и другие болезни, чье лечение улучшится от продолжительного наблюдения, как, например, сахарный диабет 1-го типа, при котором уровень сахара в крови можно отслеживать и регулировать введением инсулина. Недорогие устройства, на протяжении определенного времени фиксирующие данные, сильно повлияют на диагностику и лечение разных хронических заболеваний.
Из этого опыта можно извлечь несколько уроков. Даже имея более дешевую и совершенную технологию, ее будет трудно внедрить, если другой, пусть и дорогой, продукт закрепился на рынке. Тем не менее есть второстепенные рынки, где новая технология распространится быстрее, так как может экономить время и успешнее конкурировать. Именно так появились солнечная энергетика и ряд новых отраслей. В перспективе мониторинг сна с помощью новых технологий тоже будет доступен пациентам как дома, так и в медицинских клиниках.
 
Учим зарабатывать деньги
 
Более 75 процентов торговых сделок на Нью-йоркской фондовой бирже автоматизированы (рис. 1.6) и проводятся благодаря высокоскоростным алгоритмам, которые реагируют гораздо быстрее человека. Более того, алгоритмы начинают зарабатывать деньги все лучше и лучше, а глубокое обучение позволяет систематически увеличивать прибыль. В 1980-х я работал в компании Morgan Stanley консультантом по использованию нейросетей на фондовых биржах и встретил там Дэвида Шоу, программиста из Колумбийского университета, который специализировался на параллельных вычислениях. На заре автоматической торговли он работал в отделе количественного анализа данных даже во время отпуска. Когда вам не нужно платить за каждую транзакцию, даже незначительное преимущество может превратиться в крупную прибыль. Шоу ушел из Morgan Stanley, чтобы создать свою компанию по управлению инвестициями на Уолл-стрит – The D. E. Shaw Group. Сейчас он мультимиллиардер.
Компания Шоу достигла значительного успеха, однако ей далеко до страхового фонда Renaissance Technologies, основанного Джеймсом Саймонсом, выдающимся математиком и бывшим заведующим кафедрой математики Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук. В 2016 году Саймонс в одиночку заработал 1,6 миллиарда долларов [21], и это далеко не самая большая его прибыль. Фонд Renaissance был назван «компанией с лучшими физиками и математиками в мире» [22], которая «избегает нанимать любого, кто связан с Уолл-стрит» [23].
Дэвид Шоу больше не занимается повседневной работой в D. E. Shaw, сейчас он поглощен проектом D. E. Shaw Research по созданию компьютера для параллельных вычислений под названием Anton, который выполняет расчет сворачивания белка гораздо быстрее, чем любой другой компьютер на планете [24]. Саймонс ушел из Renaissance и вместе со своей женой основал благотворительный фонд, который поддерживает исследование аутизма и другие проекты по физике и биологии. Фонд спонсирует работу Института теории вычислений Саймонса в Беркли в Калифорнии, Центра социального мозга Саймонса при Массачусетском технологическом институте [25], а также Института Флэтайрон в Нью-Йорке.
Рис. 1.6. Машинное обучение управляет высокоскоростной торговлей на фондовых рынках. Для достижения наилучшего результата совмещают несколько моделей машинного обучения [26]
 
Глубокое обучение только начинает влиять на труд юристов. Большая часть рутинной работы в юридических организациях, стоящая сотни долларов в час, будет автоматизирована, особенно в крупных компаниях. В частности, ИИ, не чувствуя усталости, может выполнять анализ тысяч документов в поисках доказательств [27]. Еще одно преимущество автоматизированной системы – полное соблюдение постоянно усложняющихся нормативных требований. Юридическая консультация станет доступна любому, кто не может себе позволить нанять адвоката. Работа юристов станет не только дешевле, но и гораздо быстрее, а этой порой важнее стоимости. Правовой мир станет юридически глубоким.
 
Учим играть в покер
 
Безлимитный техасский холдем «один на один» входит в число самых популярных разновидностей покера. В нее обычно играют в казино, а также на главном состязании – Мировой серии покера. Покер сложен, потому что, в отличие от шахмат, где оба игрока владеют одинаковым объемом информации, у игроков в покер информация неполная. Поэтому при игре на высоком уровне умение блефовать и вводить в заблуждение не менее важно, чем сами карты.
Рис. 1.7. Безлимитный техасский холдем «один на один». Пара тузов на руках. Блеф на высоких ставках был освоен системой DeepStack, которая победила профессиональных игроков с большим отрывом
Джон фон Нейман, математик, создавший математическую теорию игр и заложивший основы архитектуры вычислительных машин, был очарован покером, так как «реальная жизнь вся состоит из блефа, маленьких хитростей и размышлений, что другой человек думает о том, что собираюсь сделать я. Игры в моей теории как раз такие». Покер отражает ту часть человеческого интеллекта, которая была усовершенствована в процессе эволюции. К величайшему удивлению экспертов в покере, сеть глубокого обучения DeepStack сыграла 44 852 игры против 33 профессиональных игроков в покер и победила их на четыре стандартных отклонения [28]. Невероятный успех. Победу над лучшими игроками при использовании даже одной стратегии уже можно было бы назвать прорывом. Если это достижение применить и в других сферах человеческой деятельности, где решения принимаются при отсутствии полной информации, например в политике и международных отношениях, последствия могут быть далеко идущими [29].
 
Учим играть в го
 
В марте 2016 года кореец Ли Седоль, чемпион мира по го, сыграл матч против AlphaGo – программы, обученной этой игре (рис. 1.8) [30]. AlphaGo использовала нейросеть глубокого обучения, чтобы оценить расположение камней на доске и возможные ходы. Го сложнее шахмат, как шахматы сложнее шашек. Если шахматы – одно сражение, то го – война. Доска для игры в го размером 19 на 19, что значительно больше, чем шахматная доска 8 на 8 клеток. В го возможно одновременно вести несколько битв на разных частях доски. В игре есть множество нюансов, поэтому судить ее порой сложно даже экспертам. Существуют 10170 возможных позиций, что больше, чем количество атомов в наблюдаемой Вселенной.
 
AlphaGo применяла несколько нейросетей глубокого обучения для оценки ситуации на доске и выбора наилучшего хода. Кроме того, у нее совершенно другая система обучения, использовавшаяся для решения задач, в которых необходимо вычислить, какие действия приведут к успеху, а какие – к неудаче. Если я выигрываю в го, какие мои действия способствовали этому? А если проигрываю, какой шаг был неверным? Часть человеческого мозга, которая отвечает за решение таких задач, – базальные ганглии. Они получают проекции сигналов с коры головного мозга и передают их обратно. AlphaGo использует алгоритмы, которые применяются базальными ганглиями для вычисления наиболее успешной последовательности действий. Об этом подробно будет рассказано в главе 10. Таким образом, AlphaGo училась, играя с собой раз за разом.