Чтобы кратко и ёмко узнать о том, чему учат на кафедре «Прикладная математика и программирование» ЮУрГУ на магистерской программе «Технологии и методы искусственного интеллекта в фундаментальных и прикладных исследованиях» по направлению 01.04.02 Прикладная математика и информатика, можно рассказать о темах дипломов, которые здесь защищаются. Мы выбрали самые яркие, преимущественно связанные с искусственным интеллектом и распознаванием образов.
Шлем для Шерлока
Когда великий сыщик Шерлок Холмс распутывал очередную загадку, он опускался на колени, осматривал углы через знаменитую лупу, выбирал необычные ракурсы. «Холмс, честное слово, вы как ищейка!» – посмеивались над ним инспектор Лестрейд и доктор Ватсон. Но в итоге сыщику удавалось увидеть то, что оставалось незаметным для глаз констеблей.
Может быть, в этом и впрямь что-то есть? Одна из дипломных разработок ЮУрГУ прошлого года как раз и представляет собой 3D-осмотр места преступления через… шлем виртуальной реальности. Специалист-фотограф предварительно проводит съёмку, следователь надевает шлем и может осматривать место кражи или убийства, даже если находится за много километров от него. И никто не сможет похитить улику или затоптать следы злодея: виртуальная реальность зафиксировала всё необходимое. Если к ней ещё добавить искусственный интеллект, выделяющий характерные признаки, Холмса звать не придётся.
На страже ДТП
На подоконнике стоит ноутбук, который в режиме реального времени показывает то, что происходит на проезжей части за окном. Картинка в картинке. Но за окном выруливают со стоянки автомобили, высаживает пассажиров на остановке зелёный автобус. А на экране ноутбука всё, что движется, обведено контурами. Система определяет сама, где легковушка, где общественный транспорт, где человек, что с какой скоростью и в каком направлении движется.
«Очень полезно, например, для анализа дорожного траффика, оценки экологической ситуации и для настройки светофоров, – поясняет директор Института естественных и точных наук ЮУрГУ Алёна Замышляева. – Но не только».
Одна из недавних дипломных работ представляла собой нейросеть для распознавания ДТП. На экране снова перекрёсток в режиме реального времени. Красная «тойота» несётся по трассе и сходу влетает в автомобиль, маневрирующий на перекрёстке. Система сразу выделяет аварию контуром и подаёт сигнал тревоги. Дорожная полиция может выезжать на место происшествия.
В расследовании ДТП огромное значение имеет точность расчётов. Особенно, если на месте аварии злоумышленник взял, да и подвинул какой-нибудь предмет, рассчитывая обхитрить полицейских. Невооружённым глазом по записи с дорожной камеры этого не определить. Но система определяет углы и расстояния мгновенно и с высокой точностью, показывая правдивую картину.
Увидеть невидимое
Непросто распознать ДТП, но ещё сложнее увидеть невидимое. Или почти невидимое, например, дым из трубы. Какова его интенсивность, по какой траектории он рассеивается, как влияет на его шлейф ветер.
Одна из дипломных работ посвящена анализу контуров дыма с помощью искусственного интеллекта. Три камеры для сбора информации установили на территории родного университета, на крышах корпусов и общежития, позволяющих с разных ракурсов следить за котельной ЮУрГУ. ИИ учится, собирая множество образцов и соотнося их с физическими параметрами.
Бесполезное занятие? А что, если дым содержит опасные вещества, а сам при этом невидим – из-за метеоусловий или химического состава?
В Институте естественных и точных наук ЮУрГУ в рамках проекта «Экомонитор» решается и более сложная задача: искусственный интеллект помогает определять уровень вредных выбросов. По идее, с этим должны справляться обыкновенные датчики. Но что, если датчиков недостаточно, а компания относится к контролю выбросов халатно, а то и вовсе что-то скрывает? ИИ восстанавливает, пусть и неидеально, пропущенные данные, сравнивая их с уже накопленными знаниями, учитывая особенности технологического процесса и т. п.
Скопировать человека
Ещё одна дипломная работа: искусственный интеллект изучает фото- или видеоизображение человека, его мимику, движения, распознаёт голос, а в итоге… оживляет человека на экране по его фото.
По секрету было рассказано, что на юбилее кафедры студенты с помощью этой программы получили цифровую «копию»... ректора университета Александра Вагнера. Многого ребята себе позволять не стали: компьютер лишь озвучил голосом Александра Рудольфовича поздравление, составленное для выпускников.
Безмолвный пациент
А вот диплом на первый взгляд со «скучным» названием: определение кардиогенного отёка лёгких по рентгеновскому снимку. Дело важное, но…разве можно столь важный вопрос доверять компьютеру?
«Систем искусственного интеллекта, предсказывающих со стопроцентной точностью, не бывает. При этом даже точности в 99,7 % не достаточно, чтобы решать вопрос о здоровье человека, – говорит директор ИЕТН ЮУрГУ Алёна Замышляева. – Окончательное решение должен всё равно принимать врач».
Однако диплом выполнен по заказу не медицинской, а… ветеринарной клиники. Пациентами являются собаки. При постановке диагноза человеку имеет значение и рассказ самого пациента, что он чувствует, где болит, испытывал ли нагрузки. А пёс вдруг загрустил, никто не знает отчего, однако счёт времени для его спасения, возможно, идёт на минуты. Поставить диагноз питомцу помогает искусственный интеллект.
«Не бояться математики – профессиональный плюс!»
Примеров приложения искусственного интеллекта масса: финансово-банковская сфера, здравоохранение (например, протезирование), нефтегазовая отрасль, транспорт, «умные города» (“smart cities”), контроль качества в промышленности.
Помните: «Я не волшебник, я только учусь»? Выучиться на волшебника можно совершенно бесплатно, в том числе в вечернее время, поступив на магистерскую программу «Технологии и методы искусственного интеллекта в фундаментальных и прикладных исследованиях» по направлению 01.04.02 «Прикладная математика и информатика» здесь выделено 28 бюджетных мест!
Поступать приглашают, прежде всего, тех, кто закончил бакалавриат по IT-направлениям (прикладная математика и информатика, математика и компьютерные науки, фундаментальная информатика и информационные технологии, программная инженерия, прикладная информатика и т. д.). Но не только! У обычного технаря, углублённо изучавшего математические предметы и не ловившего на занятиях ворон, тоже есть вполне реальные шансы. Да, потребуется знание линейной алгебры, математики, дифференциальных уравнений. В конечном итоге всё решает собеседование с преподавателями кафедры по билетам, которые можно скачать на сайте ЮУрГУ.
«Сегодня много, кто выпускает айтишников, много и сфер их трудоустройства, – говорит директор ИЕТН Алёна Замышляева. – Однако, если молодой специалист не боится математики – это большой профессиональный плюс. А мы готовим именно математиков, “мозги”».
Недаром выпускников кафедры «Прикладной математики и программирования» ЮУрГУ приглашают на работу не только промышленные лидеры Урала (ММК, ЧТПЗ, ЧЦЗ, ЮУЖД), но и IT-гиганты (Яндекс, Google).