Přírodovědné obory 🌱
Bioinformatika, geologie, farmaceutika, astronomie, automobilový průmysl… Přírodovědných oborů využívajících robotiku a AI je nespočet mnoho. Využití je společné = objevovat. V dnešní době jsou roboti společníky lidských vědců a průzkumníků. I přesto, že vývoj AI čeká ještě dlouhá cesta k dokonalosti, již dnes je dostatečně pokročilá na to, aby nahradila některé operace, které by člověk nikdy tak přesně a efektivně nedokázal (především výpočty).
Jedna z nejužitečnějších dovedností AI je počítačová simulace. Předem naprogramovaný algoritmus s velkým množstvím dat dokáže velmi přesně předpovědět a nasimulovat daný experiment. Je to i bezpečný způsob výzkumu, jelikož člověk neumí tak dobře predikovat a často sází na osud, což ho může stát i to nejcennější = život.
Příležitost poznat něco nového
Jako příklad si můžeme uvést chemii. Chemie je obor, který se dnes vyučuje již na střední škole a zájemci dále studují specializované oblasti tohoto předmětu. Vědecká chemie existuje už od 17. století, ale dramaticky začala růst až v 19. století a to platí až dodnes.
V posledních letech se AI začala využívat v mnoha chemických oborech (např. organická a anorganická chemie, biochemie), ale nejzásadněji se projevila v oboru analytické chemie. Analytická chemie se zabývá zkoumáním chemického složení látek a směsí. Umělou inteligenci tak lze prakticky aplikovat na různé úkoly, kde jsou v souborech dat často přítomny složité vztahy. Například rozpustnost nové sloučeniny lze předpovědět buď pomocí rovnic založených na empirických datech nebo pomocí teoretických výpočtů. Předpověď rozpustnosti je ovšem možné provést také programem AI, který vyvinul vztahy mezi strukturou a rozpustností poté, co byl „vyškolen” na mnoha sloučeninách se známými rozpustnostmi.
Využití umělé inteligence pro úkoly, jako je predikce vlastností, se v posledních letech rozšířila v důsledku prudkého růstu výpočetního výkonu, většímu množství frameworků strojového učení s otevřeným zdrojovým kódem (tzv. open–source) a zvyšující se datové gramotnosti mezi chemiky.
Kriminalistika 🔦
Kriminalistika je široký obor, který zahrnuje např.: analýzu DNA, otisků prstů, krevních skvrn, střelných zbraní nebo analýzu digitální audio video stop a fotografií a mnoho dalšího… V kriminalistice lze AI velmi dobře uplatnit k profilování lidí a „předvídání“ jejich jednání.
Je možné dosáhnout bezpečnější společnosti pomocí AI?
Prostřednictvím analýzy videa a obrazu se umělá inteligence používá ke zlepšení výsledků vymáhání práva tím, že snižuje časově náročné úkoly a lidské chyby. Jednou z klíčových dovedností AI je rozpoznávání obličejů. Mohou tak určit identitu a místo pobytu jednotlivce, což výrazně zlepšuje výsledky sledování davu.
Umělá inteligence při rozpoznávání obličeje posuzuje oblečení, kosterní strukturu a pohyby těla, aby odhalila podezřelé občany ve společnosti, jako jsou lupiči v obchodech nebo nebezpeční řidiči porušující dopravní předpisy. Pomáhá také s identifikací vozidla, protože programy AI se učí dešifrovat poznávací značky i při špatném rozlišení nebo nízkém okolním osvětlení. Několik vlád již povolilo použití umělé inteligence při vymáhání práva, například kanadská policie.
Umělá inteligence může být velmi užitečná při odhalování dopravních nehod prostřednictvím sledování uzavřeného okruhu s nainstalovanými bezpečnostními kamerami (CCTV) a při odhalování online zločinů včetně obchodování s lidmi, praní špinavých peněz, podvodů a sexuálního zneužívání. Odhalením podezřelých aktivit může umělá inteligence předcházet zločinům a pomáhat vyšetřovatelům rychleji identifikovat podezřelé, čímž zajišťuje větší veřejnou bezpečnost a zvýšenou důvěru komunity lidí v prosazování lidského práva a trestní spravedlnosti. [1]
Medicína 🧬
Robotika a umělá inteligence mají obrovský potenciál pro zdravotnictví. Jak se technologie vyvíjejí, roboti fungují více samostatně a v budoucnu je pravděpodobné, že budou určité úkoly vykonávat zcela sami. Lékaři, sestry a další zdravotničtí pracovníci tak budou moci trávit více času poskytováním pacientům přímou péči.
Chirurgičtí roboti
V praxi roboti již běžně pracují např. v operačních sálech. Existuje i oblast tzv. chirurgické robotiky, která se vyvíjí, aby více využívala možnosti AI při zákrocích. 3D počítačové vidění s vysokým rozlišením umožňuje chirurgickým robotům rozlišovat mezi různými typy tkání a lidským chirurgům poskytuje podrobné informace a zvýšený výkon při zákroku. Chirurgičtí roboti mají nyní například schopnost pomáhat chirurgům vyhýbat se nervům a svalům během procedur. Vize tohoto oboru je schopnost robotů pod bedlivým dohledem profesionálního chirurga převzít malé dílčí postupy, jako je šití nebo jiné předem definované úkoly. Zákroky tak mohou probíhat efektivněji a přesněji. Technologie společnosti Intel poskytují základ pro robotiku ve zdravotnictví.
„Společnost Intel spolupracuje s poskytovateli technologií a výzkumníky na prozkoumání nové generace robotických řešení. Poskytováním technologické a výzkumné podpory Intel napomáhá objevování nových možností využití AI a IoT technologie v oblasti lékařské robotiky. Tyto příspěvky podporují probíhající inovace, které zvyšují automatizaci, efektivitu a řeší některé z největších problémů v oblasti zdravotnictví.” [2]
Pozn.: IoT je zkratka pro Internet of Things, což je technologie Intelu, která pomáhá diky jejich procesorům hnát (nejen) lékařské robotické stroje.
Algoritm od Googlu zachraňuje životy
Stručně řečeno, algoritmy umělé inteligence jsou skvělé pro automatizaci náročných úkolů a někdy mohou překonat lidi v úkolech, na které jsou vycvičeni. Jako příklad uvedu algoritmus pocházející od výzkumníků z Google AI Healthcare, kdy vytvořili učební algoritmus LYNA (Lymph Node Assistant), který analyzoval vzorky obarvené tkáně na histologických preparátech k identifikaci nádorů rakoviny prsu z lymfatických uzlin. Je zajímavé, že takový algoritmus by mohl v budoucnu identifikovat podezřelé oblasti, které jsou nerozeznatelné pro lidské oko. LYNA byla testována na dvou souborech dat a bylo prokázáno, že v 99 % případů přesně klasifikuje vzorek jako rakovinný nebo nerakovinný. Navíc, když byl LYNA podáván lékařům k použití ve spojení s jejich typickou analýzou barevných vzorků tkáně, zkrátila průměrnou dobu kontroly sklíčka na polovinu. Tento výzkum proběhl na podzim roku 2018. [3]
Armáda ⚔️
Využití AI ve vojenských silách je jedním z nejkontroverznějších témat souvisejících s AI. V moderních technologicky vyspělých armádách se běžně používají autonomní zbraně, software předpovídající průběh potenciálního válečného konfliktu a bezpilotní tanky nebo drony. Zbraně poháněné umělou inteligencí jsou schopny nejen předvídat a vyhodnocovat situaci, ale také detekovat nepřítele. V dnešní době mají vojáci tyto zbraně pod kontrolou, ale existuje jistá obava… K tomu se dostaneme později v tomto článku.
Stručný pohled do historie
Přestože popularita a jakési povědomí o AI přišlo poměrně nedávno, pokud se podíváme na historii AI používané ve vojenství, musíme se ohlédnout zpět do druhé světové války. Britský stroj nazvaný „Ultra“ byl vyvinut k prolomení šifrované komunikace německé Enigmy. Díky Ultra mohli Spojenci poznat, jaký bude další tah nepřítele a podle těchto informací mohli diskutovat a pokračovat v dalším, efektivnějším tahu. Tento okamžik se oficiálně nepočítá jako úplně první použití AI. V té době to ještě nevěděli (také samotný termín „AI“ neexistoval), ale dnes bychom to mohli považovat za to, že způsob fungování stroje by se dal označit za jednoduchý prototyp AI.
Role AI v armádě
V dnešní době je role AI v armádě jasně definována:
- Vymazat chyby, které vycházejí z lidské nepřesnosti
- Zvýšit efektivitu vojenských operací
- Provádět přesnější útoky s co nejmenšími ztrátami
Abychom se podívali, co přesně umí umělá inteligence ve vojenství, podívejme se na několik příkladů. Za prvé, Iron Dome – systém protivzdušné obrany používaný v Izraeli k předpovídání trajektorie nepřátelských raket a k rozhodnutí, zda má být zničen. Iron Dome sestřelí raketu, pokud zjistí, že raketa míří do obydlené oblasti. Druhým příkladem může být analýza dat. Lidé nemají tolik schopnosti zpracovávat velké množství informací a přirozeně děláme chyby. Na druhou stranu je umělá inteligence schopna zpracovávat velké množství dat a zároveň nacházet v nich matematické vzorce. Neskutečně rychle.
Díky těmto funkcím může umělá inteligence předvídat následující situaci nebo potřebné zásoby. Může být použita k vytvoření simulací pro výcvik vojáků, k prozkoumání nové oblasti a jednoduše ke zefektivnění armády a zvýšení její připravenosti na potenciální nebezpečí.
Silný spoluhráč, ale o to nebezpečnější nepřítel
Teď se dostáváme k problému, se kterým si asi nikdo neví rady. Jednoduchost manipulace s umělou inteligencí je varovným signálem toho, jak nebezpečná může být. Pravděpodobně jste slyšeli o deep-fake. Jedná se o falešné obrázky nebo videa nahrazující tváře a řeč vlivných lidí (např. politiků) na tak přesné úrovni, že tomu většina lidí skutečně věří. Manipulace, šíření dezinformací a strach ve veřejnosti mohou vést k informační válce. Také tyto pokročilé zbraně uvedené výše vlastní jen několik bohatých zemí na světě. Zbytek je samozřejmě chce také, aby mohli udržet tempo. To by však jen zvýšilo šanci na další světovou válku, zvláště pokud by se tyto zbraně dostaly do rukou zločineckých organizací. Ale nad všemi těmito nebezpečími je stále největším strachem, že by lidé mohli úplně ztratit kontrolu nad AI.
Jak by roboti mohli nad námi teoreticky převzít kontrolu?
Za prvé, existuje možnost, že roboti vytvoří zcela nový jazyk, kterému by lidé nerozuměli. To se skutečně stalo již v roce 2017, kdy i přes to, že dva facebookoví chatboti byli naprogramováni ke komunikaci v angličtině, stejně vynalezli vlastní jazyk. Kvůli strachu, že lidé nemohou pochopit, o čem mluví, byli okamžitě vypnuti. Představte si, že by si roboti vytvořili nový jazyk a začali se rozhodovat a jednat bez lidského dohledu, to by znamenalo pro nás katastrofický scénář. Díky strojovému učení by se byli schopni učit mnohem rychleji než my. V posledních desetiletích bylo největší hrozbou rozpoutání jaderné války. V současnosti je největší strach ten, že by roboti odpálili jaderné hlavice bez jakéhokoli lidského zásahu…
Domnívám se, že jediný způsob, jak zabránit tomu, aby se umělá inteligence vymkla naší kontrole, je její regulace a dosažení jakési mezinárodní spolupráce pro kontrolu a omezení jejího používání.
Umění a humanitní obory 🎭
AI je v současnosti také skvělým pomocníkem v oborech více zaměřených na přirozenost a lidskost. Jelikož jsou ale tyto vlastnosti “nepředvídatelné”, pro robota je mnohem těžší např. porozumět přirozenému jazyku, než vypočítat složitý vzorec. Je to dáno tím, že u jazyka neexistují žádné vzorce a hranice. V matematice má všechno fixní logiku, u jazyka ani umění tomu tak být nemusí. Z tohoto pohledu jsou humanitní obory volnější, což se pro roboty jeví jako velká překážka. Přesto existují stroje a programy s alespoň omezeným kreativním myšlením.
DALL-E: Nejkreativnější AI program
Jedním z nejpopulárnějších AI programů, který je schopný tvořit umělecké obrázky je DALL-E. Tento program dokáže generovat obrázky na základě libovolného popisu v přirozeném jazyce (angličtině). Může také kombinovat různé nápady, což je jeden z klíčových prvků lidské kreativity. V září 2022 vyšla druhá verze: DALL-E 2 pro kohokoliv na světě a je v omezené míře zdarma. Na internetu se okamžitě začaly objevovat obrázky, co všechno tento program dokáže vytvořit. DALL-E 2 je dokonce schopný tvořit různé možnosti a kombinace a následně si člověk vybere, co se mu líbí nejvíce nebo může naopak změnit zadaný text.
Samozřejmě má ale své chyby, protože přirozenému jazyku rozumí jen v omezené míře. Někdy není schopen rozlišit rozdíl mezi „Žlutou knihou a červenou vázu“ a „Červené knihy a žluté vázy“. Také požadavek na více než 3 objekty, negaci, čísla a spojené věty může mít za následek chyby. Co je ovšem úchvatné, tak že tento program byl použit pro vygenerování titulního obrázku v časopise Cosmopolitan jako první na světě. Požadavek zněl takto: „širokoúhlý záběr ze spodního úhlu ženského kosmonautu atletické stavby, který se houpal na kameru na povrchu Marsu v nekonečném vesmíru.“ Obrázek nebyl dále ručně upraven a jeho tvorba trvala 20 sekund. [4]
Open-AI se snaží dosáhnout kreativního myšlení u strojů
DALL-E je vyvíjen společností Open-AI a funguje na principu hlubokého učení. Na základě bezpečnosti, která se stala problémem ihned po spuštění programu pro veřejnost, však musely být některé výsledky regulovány, zejména různé narážky.
V prosinci 2022 byl vydán sourozenec: POINT-E, který je v podstatě stejný, ale generuje 3D obrázky. POINT-E není zdaleka dokonalý a zatím nefunguje tak jednoduše, tj. pouhým zadáním textu, jako DALL-E, ale pro modelování 3D grafiky je to skvělý začátek.
DALL-E není jediným programem, který Open-AI vytvořila. Určitě jste slyšeli o ChatGPT. V březnu 2023 byla veřejnosti zpřístupněna jeho čtvrtá verze. ChatGPT je pokročilý jazykový model, který dokáže velmi dobře pracovat s textovým vstupem. GPT-4 je kreativnější a více spolupracuje než předchozí verze tohoto modelu. Dokáže vytvářet nebo upravovat kreativní a technické úlohy, jako je skládání písní, psaní scénářů nebo učení se stylu psaní uživatele. A angličtina není jediným jazykem, kterému tento model rozumí!
Pro robota je obtížnější pochopit jazyk, než jakkoliv složitou matematiku
Co se týče jazyků, tam je to složité. Takový Google překladač není ani zdaleka dokonalý, ale za posledních pár let se zlepšil a jeho překlady jsou přesnější. V roce 2016 Google představil GNMT (Google Neural Machine Translation) systém, který využívá umělou neurální síť, která zvyšuje plynulost a přesnost překladů.Lidské jazyky jsou obzvláště složité a lingvisté si dlouho mysleli, že by nebylo možné naučit stroj, jak analyzovat zvuky řeči a struktury slov tak, jak to dělají lidé. Ovšem vědci z MIT, Cornellovy a McGillovy univerzity vytvořili nový model strojového učení, který objevuje lingvistická pravidla. Ta se často shodují s pravidly vytvořenými lidskými experty. Tento model strojového učení se naučil, že písmeno „a“ musí být přidáno na konec slova, aby byl mužský tvar v srbochorvatštině ženský. Například mužská forma slova „bogat“ se stává ženskou „bogata“. [5]
Školství 🎓
Svět a společnost se neustále mění a díky historii to již dávno víme. V posledním století však došlo k nebývale rychlým změnám, zejména pokud jde o rozvoj informačních technologií. Jako příslušník generace Z se nacházím v jedinečném postavení. Tato generace je vlastně první na světě, která vyrůstala v době, kdy už existovaly současné technologie a internet a začaly být každodenní záležitostí.
Jsme první generací, která zažívá problémy se závislostí na mobilních telefonech a sociálních sítích, a jsme svědky nárůstu sociální úzkosti, protože často dáváme přednost komunikaci přes chat před mezilidským kontaktem, včetně našich blízkých. Máme také přístup k nejrůznějším informacím a často jsme jimi zahlceni.
A tento trend bude rychle pokračovat. Generace Z už není nejmladší generací. Přicházejí a budou přicházet nové generace, které budou ještě více zvyklé na současné i budoucí technologie. Již z tohoto pohledu je třeba počítat s tím, že mnoho věcí bude třeba změnit nebo modernizovat. Co platilo včera, nemusí být dnes aktuální. A to se týká také (a především) způsobu vzdělávání současných i budoucích dětí a studentů.
Přizpůsobení vzdělávání budoucím generacím
Modernizace vzdělávání je vzhledem k aktuálnímu světu nutná a nevyhnutelná, ač si to někteří ze starších generací nechtějí přiznat. Většinou nechtějí měnit vzdělávací postupy a metody ne protože si myslí, že to je zbytečné, ale protože tomu jednoduše nerozumí. Druhá věc je, zda tomu pak rozumět chtějí nebo ne.
Současné technologie nabízí nová a inovativní řešení pro učení se do jakéhokoliv předmětu. Je jasné, že třeba kancelářské balíčky (Office 365, G-Suite apod.), emailové adresy nebo obecně moderní IT vybavení by měly být již standardem na všech školách. Přesto tomu tak dodnes není. Moje otázka tedy zní, pokud chceme do škol implementovat další technologie, včetně umělé inteligence a robotiky, proč v prvé řadě nemá každá škola ani to nejzákladnější IT vybavení? Pojďme se ale podívat na možnosti, co vše lze dnes využít v rámci vzdělávání.
Moderní vybavení a integrace robotiky: příprava studentů na budoucnost
Jak již bylo zmíněno, počítačová učebna s moderními stolními počítači a notebooky by měla být standardem. Pokud žáci nemají kvalitní vybavení doma, měli by ho mít alespoň ve škole. Co znamená moderní vybavení? Jednoduše takové, které je dostatečné pro školní práci. To se samozřejmě týká i grafického designu nebo programování. Žáci by neměli být omezováni výkonnostními limity daného počítače.
Robotika by se mohla stát zcela novým předmětem. Stavění a programování robotů by mohlo být pro některé žáky zábavou a možná i novým zájmem. Zároveň by je to připravilo na budoucnost, pokud by se chtěli robotice věnovat i nadále. Proč jim tedy tuto možnost nedat? Dnes existují programovatelní roboti nebo stavebnice, jako je Arduino nebo Lego Mindstorms, které jsou vhodnější pro mladší děti.
Zajímavá je také otázka využití VR (virtuální reality). Proč bychom ale měli VR do škol zavádět? Nebylo by to už “moc”? A není to vlastně zbytečné? O VR ve vzdělávání se dočtete v mém dalším příspěvku, který se tomuto tématu věnuje více.
Efektivnější vyučování díky personalizovanému učení
Díky různým aplikacím je dnes učení rychlejší a přizpůsobené každému z nás. Umělá inteligence pomůže doplnit práci učitele ve třídě a odhalit některé slabiny ve výuce, které učitel hned nevidí. Umělá inteligence by například mohla rozpoznat, kdy některým žákům chybí odpovědi na otázky. Tím, že učitele upozorní, bude vědět, že je třeba látku znovu naučit, protože jí studenti ještě nerozumějí. Učitelé pak budou více v obraze a budou dodržovat osvědčené postupy výuky.
Tradičně studenti dostávají odpovědi na své otázky pouze tehdy, když se setkají se svými učiteli nebo profesory a mají možnost se jich zeptat v hodině. Naštěstí je může nahradit umělá inteligence. Existují speciální chatboti pohánění umělou inteligencí, kteří jsou vytvořeni pro vzdělávání. Fungují jako asistenti studentů, kteří odpovídají na jejich otázky, kdykoli si to přejí. Studenti tak nemusí čekat, až se setkají s odborníkem v jeho kanceláři nebo ve třídě.
„Každý, kdo je informován o globálních trendech v různých odvětvích, ví, že personalizace je na prvním místě. Může za to nástup umělé inteligence. AI by mohla pomáhat učitelům zlepšit jejich hodiny a lekce a poskytovat jim všechny informace, které potřebují. Dále by mohla také pomoct učitelům vytvářet obsah, který nejlépe vyhovuje jejich studentům, a zároveň zajistit personalizované učení. Automatizovala by opakované úkoly, takže učitelé by měli více času na výuku a lepší dopad na studenty.” [6]
Je zavedení umělé inteligence do vzdělávání vůbec možné?
Jak již bylo zmíněno, umělá inteligence nabízí ve vzdělávání širokou škálu možností. Velkou otázkou však je, jak tyto vychytávky aplikovat v reálných školách. V první řadě je třeba tyto technologie nejprve vyvinout. Tím nechci říci, že uvedené softwarové možnosti neexistují. Takové technologie již existují, ale nejsou dostatečně rozvinuté na to, aby se daly každodenně používat ve školách. Navíc nejsou tak široce dostupné.
Proto je třeba investovat finanční prostředky a čas do vývoje umělé inteligence pro vzdělávání, aby v budoucnu byly programy s umělou inteligencí pro školy dostupné, bezpečné a snadno použitelné. Kromě toho by bylo třeba vyškolit učitele. Učitelé by se museli naučit s takovými programy pracovat – být poučeni a správně je používat. Proto budou v budoucnu potřeba také lidé, kteří budou systémy AI spravovat, stejně jako jsou dnes potřeba lidé, kteří spravují servery na různých pracovištích a ve školách.
Obavy o soukromí a ztrátě zaměstnání učitelů
Jednou z převládajících obav spojených se začleněním umělé inteligence do vzdělávání je obava, že nahradí učitele, což povede ke ztrátě pracovních míst. To není zcela pravda. Je důležité pochopit, že úlohou AI ve vzdělávání není nahradit pedagogy, ale zlepšit a podpořit jejich práci. Ve skutečnosti nemá AI ve vzdělávání nahradit učitele. Má je doplňovat.
Dalším zásadním bodem je bezpečnost, zejména pokud jde o zpracování dat studentů. Nástroje AI se vyvíjejí tak, aby vytvářely více pohlcující výukové zážitky, při nichž studenti využívají své schopnosti kritického myšlení k přístupu k informacím. Takové nástroje však mají i své nevýhody – a řadu potenciálních rizik. Strojové učení a umělá inteligence jsou dnes v centru mnoha problémů týkajících se ochrany osobních údajů. Přijmeme-li umělou inteligenci jako doplněk učitelů a zavedeme-li důkladná opatření na ochranu údajů, můžeme odhalit její transformační přínosy a zároveň zajistit bezpečnost a soukromí citlivých informací studentů.
Zdroje:
[1] IDDER, Asma a COULAUX, Stephane. Artificial intelligence in criminal justice: invasion or revolution? [online]. 13.12.2021. Available from: https://www.ibanet.org/dec-21-ai-criminal-justice
[2] Intelligent Decisions with Intel Internet of Things (IoT) [online]. Available from: https://www.intel.com/content/www/us/en/internet-of-things/overview.html
[3] GREENFIELD, Daniel. Artificial Intelligence in Medicine: Applications, implications, and limitations [online]. 19.6.2019. Available from: https://sitn.hms.harvard.edu/flash/2019/artificial-intelligence-in-medicine-applications-implications-and-limitations/
[4] The World’s Smartest Artificial Intelligence Just Made Its First Magazine Cover. Cosmopolitan [online]. 2022-06-15. Available from: https://www.cosmopolitan.com/lifestyle/a40314356/dall-e-2-artificial-intelligence-cover/
[5] ZEWE, Adam. AI that can learn the patterns of human language [online]. 30.8.2022. Available from: https://news.mit.edu/2022/ai-learn-patterns-language-0830
[6] HARPER, Tiffany. Top 7 Ways Artificial Intelligence Is Used in Education [online]. 25.8.2021. Available from: https://trainingmag.com/top-7-ways-artificial-intelligence-is-used-in-education/