MATEMATIKA

Borka Marinković

Big data i AI na M3

Veliki podaci za velika dela

Posetioci ovogodišnje M3 imali su priliku da se upoznaju sa brojnim primenama  velikih podataka i veštačke inteligencije (AI). Za neke od tih realizacija zaslužne su žene koje nekad nepravedno ostaju u senci svojih muških kolega.

Veliki podaci (Big Data) su prikupljeni skupovi podataka koji su toliko veliki i  složeni da se ne mogu obrađivati standardnim tehnologijama, već novim kao što je veštačka inteligencija. Zapravo, reč je o računarskim algoritmima koji na neki način imitiraju čoveka u razmišljanju, ali koriste kompjutersku sposobnost računanja.
Veliki podaci se skladište u ogromnim zgradama - data centrima. Najsavremeniji  objekat ovog tipa u regionu podignut je 2020.  godine u Kragujevcu, pod imenom Državni data centar. Projektovan je i izgrađen po najvišim tehničkim i bezbednosnim standardima i ispunjava najviši standard pouzdanosti 99,99% - TIER 4. U njemu su pohranjeni podaci građana Srbije, ali i podaci domaćih i stranih kompanija. 
Data centri troše ogromnu količinu energije - oko 200Twh (terawat sati) - emitujući veću energiju CO2 nego industrija komercijalnih aviokompanija, a trenutno je to oko 2% globalne emisije ovog gasa. Potrošnja energije za skladištenje velikih podataka može se uporediti sa potrošnjom energije država poput Švedske ili Argentine.
Potreba za skladištenjem i dalje raste tako da smanjenje negativnog uticaja na sredinu postaje sve važnije pitanje.

Primene obrade velikih podataka u poljoprivredi

Esecijalna ljudska potreba je hrana. Oduvek je mobilisala sve čovekove potencijale  da bi je na najbrži i najbolji način obezbedio. Poljoprivreda je vremenom pretrpela najdinamičnije promene i najviše je unapređivana tokom istorije. Ujedinjene nacije su procenile da će se potreba za hranom u svetu 2050. udvostručiti! To da već sada tehnologija primene velikih podataka i veštačke inteligencije dolaze do punog izražaja. Tzv. pametna poljoprivreda se oslanja na velike podatke prikupljene sa terena i precizne satelitske snimke iz svemira.
Institut “BioSens” razvio je digitalnu platformu AgroSens, pre svega  sa ciljem da poljoprivredniku omogući brz i jednostavan pristup podacima.   
Plant-o-metar je uređaj koji koristi algoritme mašinskog učenja i analize velikih podataka kako bi se  u realnom vremenu pratili usevi i biljke. Preko optičkih senzora se prikuplja više od 20 vegetacionih indeksa koji ukazuju na pojavu suše, toplote, lošu ishranu useva izazvanu štetočinama u različitim fazama njihovog rasta. Moguće je posmatranje biljaka van vidljivog spektra, uočavanje stresa usled nedostatka vode ili hranljivih materija kao i procenu zdravlja biljaka. Analizom dobijenih parametara moguće je smanjiti upotrebu đubriva, povećati prinose i dr.
Zahvaljujući istraživačkim i naučnim rezultatima instituta “BioSens” i njegove aktivnosti u evropskim naučnim projektima, Srbija je postala jedina država van EU koja ima slobodan pristup snimcima “Sentinel” satelita Evropske svemirske agencije, a AgroSens u potpunosti koristi ovu mogućnost. Usevi se snimaju svakih pet dana i omogućuju korisniku da posmatra svoje njive na sasvim nov način.

Novi auto uređaj

Aviokompanije koriste velike podatke da bi prilagodile putanje letova, i time smanjile potrošnju goriva. Promena rute leta za samo nekoliko ugaonih stepeni može uštedeti milione litara goriva godišnje.
Slično je u vodenom saobraćaju. Danska brodska kompanija “Maersk” se takođe oslanja na velike podatke određujući putanje kretanja svojih brodova, što ne samo da štedi novac već smanjuje emisiju CO2 za 5 miliona tona godišnje. Poređenja radi, to odgovara isključivanjem iz saobraćaja oko milion automobila godišnje.
Vodeći ljudi Toronta i Los Anđelesa optimizovali su saobraćaj u svojim gradovima time što su angažovali timove stručnjaka koji analiziraju kompletan saobraćaj u realnom vremenu korišćenjem velikih podataka: vreme signalizacije na semaforima, opterećenost određenih saobraćajnica i sl. čime se izbegavaju zagušenja, i istovremeno povećava nivo bezbednosti.

Evropska unija je, pre nekoliko godina, pokrenula inicijativu da se u svaki novi automobil ugradi sistem pod nazivom eCall koji bi se bez intervencije čoveka aktivirao u slučaju saobraćajne nesreće. Sistem je tako koncipiran da proceni težinu nesreće i „obavesti” nadležne službe o mestu nezgode i drugim bitnim informacijama. Ova primena veštačke inteligencije može sigurno nekom spasti i  život.

Do gola uz pomoć laboratorije

Danas, oprema fudbalera sadrži senzore koji beleže sve što može uticati na unapređenje igre: kretanje po terenu, broj dodavanja lopte, šutevi I sl. Kamere iz više uglova snimaju sve - od duela igrača u vazduhu do vremena posedovanja lopte. Sve ove podatke prikuplja i obrađuje veštačka intiligencija, a zatim se oni  prodaju fudbalskim klubovima. Klubovi angažuju stručnjake iz vodećih svetskih kompanija i naučnih laboratorija poput “Microsoft”-a i “CERN”-a. Njihova analiza je od presudnog značaja na odluke menadžmenta klubova: od transfera igrača i organizacije treninga pa sve do strateških rešenja. Sama igra se menja. Tako npr. sada igrači više ne šutiraju daleko od gola jer je verovatnoća povoljnog ishoda samo 2%.

Prodaja knjiga i rang-liste matematičara

Grupa američkih naučnika predvođenih fizičarem Albertom Laslom Barabašijem razvila je model kojim se predviđa buduća prodaja neke knjige na osnovu podataka sakupljanih svake nedelje, nekoliko meseci po objavljivanju. Oni su analizirali prodaju 4500 bestselera  nakon objavljivanja i sa velikom tačnošću utvrdili kojim intenzitetom će se kretati dalja  prodaja.
Za kreiranje ovog modela naučnici su iskoristili svoje ranije istraživanje u kome su, koristeći alate velikih podataka, precizno predvideli akademski uspeh nekog naučnog rada na osnovu podataka o njegovom pominjanju. Koristeći kriterijum citiranja nekog matematičara napravljena je i rang-lista najvećih matematičara u istoriji.

Žene u STEM-u

STEM je akronim (Science - nauka, Technology - tehnologija, Engineering -inženjerstvo, Mathematics - matematika). Početkom devedesetih, ovu skraćenicu uveo je Čars E. Velu, osnivač i direktor Centra za unapređenje Hispanoamerikanaca, na Kongresu NSF (Nacionalna naučna fondacija) u oblasti nauke, matematike i inženjerskog obrazovanja.
Tokom istorije veliki broj žena je u svom radu  povezao ove oblasti  zaprvo i neznajući da su predstavnice u STEM-u. Među prvima su svakako Hipatija,  Marija Anjezi, Ada Lavlejs Emi Neter.

Grejs Hoper i prvi poslovni jezici

Grejs, matematičarka i informatičarka zadužila je kompjuterski svet mnogim vrednim idejama i konkretnim rešenjima koja  su unela potpuno nov pristup programiranju. Iako je radila na projektovanju prvih asemblerskih jezika (mašinski, prilagođen računaru ali prilično složen za čoveka), smatrala je da programski jezici treba da počivaju na prirodnom jeziku tj. engleskom. Prvi takav je FLOW-MATIC jezik. Učestvovala je u stvaranju prvog poslovnog programskog jezika COBOL (Common Business Oriented Language), baziranog na engleskom jeziku, koristeći ideje prethodno kreiranog jezika.
Sredinom XX veka priključila se timu koji je razvijao UNIVAC (Univerzalni automatski računar) stvorivši svoj originalni kompajler (prevodilac) poznat kao A kompajler. Takođe, inicirala je upotrebu  standarda u testiranju računarskih komponenata i sistema koji se do tada nisu primenjivali.
Tokom sedamdesetih, Hoperova se zalagala u Ministarstvu odbrane da velike, centralizovane sisteme zamene mrežom razdeljenih kompjutera, pri čemu bi svaki korisnik na bilo kom računarskom čvoru mogao da pristupi zajedničkoj bazi podataka koje se nalaze na mreži. Danas, najveći broj najviše korišćenih kompjuterskih alata, uključujući i Windows, bazirani su na pronalascima „zadivljujuće” Grejs. U njenu čast, kao izraz zahvalnosti, kompanija “Microsoft” je osnovala fond koji je do sada stipendirao više od 3000 talentovanih studenata.

Fej-Fej Li i AI

Li je rođena u Pekingu 1976.god. Studirala je, na Univerzitetu u Prinstonu, kompjuterske nauke i inženjerstvo. Nastavila je studije primenjene matematike i tehničke fizike, a doktorirala je na elektrotehnici, sa tezom „Vizuelno prepoznavanje: računarski modeli i ljudska psihofizika”. Za taj rad bila je podržana je od strane Nacionalne naučne fondacije. Ova svestrana naučnica svoje znanje koristi u primeni veštačke inteligencije na tumačenju slika snimljenih kamerama dronova. U jednom intervju o ovoj delikatnoj primeni je izjavila: „Verujem da je AI usmerena na čoveka i da koristi ljudima na pozitivne načine. Duboko je protiv mojih principa da radim na bilo kom projektu za koji mislim da je AI oružje. Nalazimo se na prekretnici. Uticaj veštačke intiligencije nastavlja da raste, ali zastupljenost i uključivanje raznovrsnosti istraživača na terenu - ne. Od ključne je važnosti da iskoristimo ovaj trenutak da stvorimo strukture koje će podržati dugoročne pozitive promene.”
Li se bavi istraživanjem komjuterskog vida. Dobila je vredno priznanje 2016. godine za rad „Razumevanje prirodnih scena, ili kasnije, pripovedanje slika”.
Poslednjih godina, njen istraživački rad proširio se na primenu veštačke intiligencije u zdrastvu, kongnitivnoj neuronauci i komjuterskoj neuronauci. Li je članica Američke akademije nauka i umetnosti od 2021, Nacionalne akademije inžinjeringa i Nacionalne akademije medicine. Fej-Fej Li je opisana  kao  „istraživač koji dovodi čovečanstvu veštačku inteligenciju”. 

Borka Marinković

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"