24 сентября 2020

Искусственный интеллект на службе атомной отрасли

Atomic-Energy.ru

Сегодня на полях 64-й Генеральной конференции МАГАТЭ состоялось первое в истории заседание МАГАТЭ, на котором обсуждались вопросы использования искусственного интеллекта (ИИ) для ядерных приложений, где было продемонстрировано, каким образом подходы на основе ИИ в ядерной науке могут принести пользу здоровью человека, управлению водными ресурсами и исследованию технология ядерного синтеза. Открытое для публики мероприятие собрало более 300 человек из 43 стран и положило начало глобальному диалогу о потенциале ИИ для ядерной науки и связанных с этим последствиях его использования, включая этику и прозрачность.

Под ИИ понимается набор технологий, сочетающих числовые данные, алгоритмы обработки и постоянно увеличивающуюся вычислительную мощность для разработки систем, способных отслеживать сложные проблемы способами, подобными человеческой логике и рассуждениям. Технологии искусственного интеллекта могут анализировать большие объемы данных, чтобы «научиться» выполнять конкретную задачу. Этот метод называется машинным обучением.

«Искусственный интеллект развивается в геометрической прогрессии, - сказал Наджат Мохтар, заместитель генерального директора МАГАТЭ и руководитель Департамента ядерных наук и приложений, - «Способность ИИ распознавать шаблоны данных и анализировать изображения с высоким разрешением со спутников, дронов или медицинских сканирований может улучшить реакцию на гуманитарные чрезвычайные ситуации, помочь врачам выявлять рак и другие заболевания, повышать продуктивность сельского хозяйства и отслеживать миграции животных и моря».

Применительно к ядерной науке ИИ имеет потенциал для улучшения понимания стадийности рака в ядерной медицине и лечения рака, для ускорения прогресса в реализации производства термоядерной энергии, а также для защиты глобальных водных ресурсов от чрезмерной эксплуатации и загрязнения и многого другого.

Четыре эксперта рассказали о ключевых областях применения ИИ в ядерной науке и ответили на вопросы онлайн-участников.

ИИ для определения стадии и лечения рака

«Современная онкология, хотя и очень продвинутая, по-прежнему является универсальной задачей», - сказал Ян Сюнтьенс, профессор и медицинский физик Университета Макгилла в Канаде, - «Это означает, что лечение, назначаемое пациентам с определенным заболеванием, по-прежнему в значительной степени носит общий характер или, другими словами, одинаково для каждого пациента. ИИ дает нам возможность сделать лечение более персонализированным с учетом всей информации или данных, которые у нас есть об этом конкретном пациенте».

Сюнтьенс подчеркнул, что ИИ может помочь врачам в диагностике и лечении рака за счет улучшенной интерпретации изображений, более точных планов лечения и контурирования опухоли, а также с помощью адаптивной лучевой терапии - процесса лучевой терапии, который адаптируется к внутренним анатомическим вариантам конкретного пациента.

«Поддержка принятия решений специалистами в области здравоохранения может быть облегчена с помощью ИИ и машинного обучения в качестве инструментов в нашем наборе инструментов здравоохранения», - сказала Мэй Абдель-Вахаб, директор Отдела здоровья человека МАГАТЭ.

Развитие исследований термоядерного синтеза с помощью ИИ

Ядерный синтез представляет собой возможность получить изобильную, безопасную и устойчивую энергию.

Для исследований в этой области, которые требуют существенной экспериментальной и теоретической деятельности, охватывающей, среди прочего, физику плазмы и материаловедение, методы на основе искусственного интеллекта предлагают возможности для ускорения прогресса в реализации энергии термоядерного синтеза за счет максимального увеличения количества и применимости информации, извлеченной из экспериментальных данных и моделирования.

Дэвид Хамфрис, главный научный сотрудник General Atomics, США, объяснил, как ИИ может обеспечить решения для прогнозирования и управления, необходимые для устойчивой, безопасной и эффективной будущей работы термоядерной электростанции. Среди возможностей искусственного интеллекта и машинного обучения для продвижения исследований в области термоядерного синтеза он указал на оптимизацию планирования экспериментов, которая поможет ускорить процесс получения новых знаний и оптимизации сценариев управления плазмой в реальном времени с использованием алгоритмов, полученных из больших баз данных, разработанных на экспериментальных установках для термоядерного синтеза по всему миру.

Создав первую в истории онлайн-базу данных по термоядерному синтезу МАГАТЭ, Агентство на этой неделе опубликовало Информационную систему по термоядерным устройствам (FusDIS), содержащую данные о более чем 100 государственных и частных термоядерных термоядерных устройствах по всему миру, которые в настоящее время находятся в эксплуатации, строятся, закрываются или планируются.

Защита воды и окружающей среды с помощью ИИ

Как методы управления водопроводной водой влияют на потери воды? Меняются ли участки производства тихоокеанских лососей каждый год? Каковы источники влаги для ураганов? Понимание этих вопросов может быть получено путем крупномасштабного картирования гидрологических и экологических процессов с помощью машинного обучения. Именно это продемонстрировал Клемент Батай, доцент кафедры наук о Земле и окружающей среде Оттавского университета в Канаде.

ИИ может помочь управлять экологическими игидрологическими ресурсами в изотопной геохимии.

 «Поскольку изотопная наука использует огромные объемы данных, совместно используемых в глобальных сетях и хранилищах, в том числе в МАГАТЭ, использование ИИ становится критически важным для получения интерпретируемых результатов и улучшения нашего понимания экологических и гидрологических процессов», - пояснил Батай.

Роль этики ИИ в формировании будущего

Использование ИИ также имеет этический компонент, и это было в центре внимания выступления Эммы Рутткамп-Блум, профессора Университета Претории, Южная Африка, и председателя Специальной группы экспертов ЮНЕСКО по этике ИИ.

Ключом к будущему, в котором люди будут жить в гармонии друг с другом и с технологиями, является признание того, что влияние взаимосвязи технологий искусственного интеллекта с человеческими жизнями следует рассматривать в совокупности социальных, политических, экологических, образовательных, научных и экономических проблем, считает эксперт.

Когда дело доходит до ИИ, необходимо переосмыслить основные элементы образования; Эмма Рутткамп-Блум добавила, что упор следует делать не только на кодирование и цифровые навыки, но и на вычислительное мышление.

Мероприятие, организованное с целью помочь сформировать общее понимание приложений и возможностей ИИ для ядерной науки и приложений, также способствовало выработке предложений о сотрудничестве. По словам Мохтара, они будут отслеживаться, чтобы гарантировать, что все страны смогут в полной мере воспользоваться преимуществами этой новой технологии в будущем.