Prof. Adina Magda Florea
Coordonator al Laboratorului IA-MAS, Facultatea de Automatică și Calculatoare, Universitatea Politehnica din București

https://aimas.cs.pub.ro/

Revista Standardizarea, ed. nr. 11/2019

Inteligența artificială este un domeniu de succes abordat de UPB. Cercetători de top în acest domeniu fac parte din Laboratorul de Inteligență Artificială și Sisteme Multi-Agent (AI-MAS), parte din Departamentul de Calculatoare, Facultatea de Automatică și Calculatoare din UPB. Cercetările se orientează spre dezvoltarea de modele și arhitecturi de sisteme multi-agent, instrumente și medii de inteligență ambientală, calcul sensibil la context, algoritmi de învățare automată, aplicații pentru roboți sociali și asistivi, și inteligența roiurilor.

Revista Standardizarea: Interesul pentru Inteligența Artificială a crescut din ce în ce mai mult. Cum a evoluat acest concept și care sunt principalele aplicații practice ale implementării lui?

Adina Florea: Inteligența artificială, ca domeniu, a apărut cu mult timp în urmă, numele acestuia fiind propus în 1956 la conferința de la Dartmouth College de către primii patru mari inițiatori IA: John McCarthy, Marvin Minsky, Alen Newell și Herbert Simon. În 1957, A. Newell, J. Shaw și H. Simon realizează primul program de demonstrare automată a teoremelor „The Logic Theorist”, iar în 1959 se implementează primul program de jucat jocul de dame. În următorii ani, începe dezvoltarea sistemelor expert bazate pe reguli de producție și apariția limbajelor dedicate scrierii de programe de inteligență artificială precum Lisp și Prolog. Anii ʼ80-ʼ90 aduc o scădere a interesului în domeniu datorită capacității limitate a programelor de atunci de a rezolva probleme complexe, de mari dimensiuni. Lucrurile se schimbă la începutul anilor ʼ90, odată cu creșterea puterii de calcul și cu propunerea de noi algoritmi și soluții pentru inteligență artificială, inclusiv inteligență artificială distribuită și sisteme multi-agent. Sfârșitul anilor ʼ90 și începutul anilor 2000 sporesc interesul față de IA datorită unor realizări din domeniu cum ar fi programe inteligente de șah și Go care înving campioni mondiali, sistemul bazat pe cunoștințe Watson care învinge campionii la jocul de cultură generală și perspicacitate (quiz show) Jeopardy, sau sisteme de diagnosticare medicală automată cu performanțe similare specialiștilor.

Interesul masiv existent la ora actuală pentru inteligență artificială este datorat în special apariției învățării automate adânci (rețele neurale adânci), de exemplu contribuția la recunoașterea obiectelor din imagini din 2011 a lui Andrew Ng de la Google Brain, și a lui Yann LeCun de la Facebook pentru identificarea fețelor și a obiectelor în cele 350 milioane de fotografii încărcate pe Facebook.

Aplicațiile inteligenței artificiale la ora actuală sunt multiple și este greu de indicat un domeniu în care tehnici și algoritmi de IA să nu poată fi utilizate. Realizări remarcabile s-au obținut în identificarea și recunoașterea obiectelor și a persoanelor din imagini sau secvențe video, conducerea autonomă a vehiculelor, programarea roboților industriali sau umanoizi pentru executarea unor activități deosebit de dificile, traducerea automată a textelor, înțelegerea limbajului natural scris și vorbit, diagnosticare automată în medicină, finanțe, asigurări etc.

R.S.: Ce face mai exact echipa IA-MAS în domeniul IA?

A.F.: Echipa Laboratorului IA-MAS este formată din cadre didactice, doctoranzi și studenți la masterat, care lucrează împreună în cadrul unor granturi de cercetare câștigate prin concurs la nivel național și internațional. Coordonatorul laboratorului este dna profesor Adina Magda Florea. Laboratorul IA-MAS are sediul în Centrul de Cercetări PRECIS al facultății de Automatică și Calculatoare din UPB.

În cadrul laboratorului, urmărim mai multe direcții de cercetare în domeniul inteligenței artificiale, și anume: aplicarea metodelor de învățare automată și vedere computerizată pentru programarea roboților umanoizi în scopul unei interacțiuni prietenoase cu utilizatorii pentru supravegherea și ajutorarea acestora, înțelegerea și interpretarea acțiunilor utilizatorilor din înregistrări video (de exemplu, recunoașterea mișcărilor sau a acțiunilor unei persoane într-o incintă), dezvoltarea algoritmilor de conducere autonomă a vehiculelor prin metode de învățare bazate pe recompensă sau imitare a comportamentului șoferilor, calcul sensibil la context utilizat în aplicații de inteligență ambientală și Internet of Things, tehnici și algoritmi de învățare automată în sistemele multi-agent.

În cadrul laboratorului avem un robot Pepper (robot umanoid cu deplasare pe roți cam de 1,30 m înălțime), 3 roboți Nao (mini roboți umanoizi cu înălțimea de 50 cm), un robot Baxter (robot cu capacități avansate de manipulare obiecte și vedere artificială dotat cu roți) și, în cadrul cooperării cu compania CITST, exploatăm în comun un robot Tiago, de asemenea cu capacități de manipulare obiecte, vedere artificială și sinteză de voce. În cadrul cooperării cu compania Prime Battery Technologies, suntem în curs de a dota un automobil electric Dacia Logan cu senzoristica necesară realizării conducerii autonome. În plus, am dezvoltat propriile seturi de date de antrenare și testare atât pentru algoritmii de recunoaștere a acțiunilor utilizatorilor, cât și pentru conducere autonomă a unui autovehicul în campusul UPB.

R.S.: Care sunt cele mai mari provocări pe care le întâmpinați în activitatea din cadrul Centrului?

A.F.: Centru de Cercetări PRECIS este o clădire nouă, finalizată în 2016 ca rezultat al proiectului „Infrastructură de Cercetare pentru Dezvoltarea Produselor, Proceselor și Serviciilor Inovative Inteligente”, în cadrul Programul Operaţional Sectorial „Creşterea Competitivităţii Economice”, program cofinanţat prin Fondul European de Dezvoltare Regională. Centrul PRECIS este o clădire modernă care include mai multe laboratoare, printre care și laboratorul IA-MAS, fiind dotat cu o infrastructură de cercetare și comunicare de ultimă generație. Condițiile de lucru sunt astfel foarte bune, dar suntem în fața unor provocări constante.

Cea mai mare provocare este lipsa resurselor financiare atât pentru dotare cu noi echipamente (în contextul actual, echipamentele trebuie actualizate constant, în special în domeniul IT), cât mai ales pentru finanțarea resursei umane care lucrează în cadrul laboratorului. Suntem într-o permanentă competiție cu companiile pentru atragerea de tinere talente, în special a celor care doresc o carieră în domeniul inteligenței artificiale. O altă provocare este întreținerea infrastructurii, și aceasta este o problemă generală, a întreg centrului, care se leagă tot de lipsa fondurilor. Echipa IA-MAS depune eforturi constante pentru a răspunde apelurilor de competiții pentru granturi de cercetare, încercând astfel să asigure o finanțare adecvată, dar din păcate astfel de apeluri nu sunt foarte frecvente, iar competiția este foarte puternică.

R.S.: Spuneți-ne mai multe despre cel mai recent proiect în care ați fost implicați, ce domeniu a fost abordat și care sunt rezultatele pe care le-ați obținut?

A.F.: Proiectul CAMI – Artificial Intelligent Ecosystem for Self Management and Sustainable Quality of Life in AAL este un grant în cadrul programului Active and Assisted Living al Uniunii Europene, finalizat în 2018. Consorțiul proiectului, coordonat de laboratorul IA-MAS, a fost format din opt parteneri din care două universități și șase companii din România, Elveția, Suedia, Danemarca și Polonia. Scopul proiectului a fost crearea unui mediu și sistem integrat pentru asistarea persoanelor în vârstă sau cu nevoi speciale la domiciliu. Sistemul are mai multe funcționalități: permite monitorizarea parametrilor biomedicali precum pulsul, tensiunea, nivelul de glucoză, greutatea, numărul de pași; are integrat un set de exerciții fizice monitorizate de un agent virtual inteligent; permite planificarea automată a activităților zilnice și a planului de medicamentație, emițând notificări pentru luarea acestora; are încorporat detecția căderilor și alerta celor responsabili de persoana supravegheată; permite monitorizarea și controlul inteligent al dispozitivelor domotice din cameră, precum aerul condiționat, jaluzele, lumina, închiderea și deschiderea ușilor.

În plus, CAMI poate avea integrat un robot umanoid, în cazul dezvoltat de noi, robotul Pepper, dar poate fi orice robot care suportă ROS (Robot Operating System). Robotul Pepper interacționează cu utilizatorul în limbaj natural, localizează și urmărește utilizatorul în incintă, recunoaște diferiți utilizatori după ce a fost antrenat în prealabil, oferă notificări prin voce pentru luarea de medicamente, nivelul ridicat de tensiune etc., înțelege comenzile vocale ale utilizatorului referitoare la toate funcționalitățile descrise mai sus și răspunde tot prin voce. Datele sunt stocate în cloud-ul propriu al sistemului și sunt accesibile, în funcție de diferite roluri: pacient, medic, cel care are în grijă pacientul.

R.S.: În România, standardizarea în domeniul Inteligenței Artificiale este la început de drum. La nivel internațional a fost creat comitetul ISO/IEC JTC 1/SC 42 care se ocupă de acest subiect. Cât de importante sunt standardele în IA?

A.F.: Standardele sunt importante în orice domeniu, deci și în inteligența artificială. Standardizarea în IA trebuie să acopere aspecte cum ar fi: terminologie (o terminologie exhaustivă și clară care să ofere o semantică precisă termenilor folosiți), aspecte legate de utilizarea IA în guvernare și, mai general, în luarea deciziilor, modul de utilizare a analizelor bazate pe IA asupra informațiilor din rețelele sociale, cât și modalități de obținerea informațiilor din aceste rețele, cu protejarea caracterului privat, aspecte legate de etică și legislație, și acestea sunt numai câteva exemple.

Există un număr foarte mare de programe și soluții bazate pe inteligență artificială, iar o parte dintre acestea sunt publice (open software sau free software). Utilizarea și reutilizarea acestora nu poate fi eficient făcută fără existența unor standarde.

Utilizarea pe scară largă a inteligenței artificiale în cele mai diverse domenii necesită în mod cert o standardizare adecvată care să permită o înțelegere comună, interoperabilitatea soluțiilor și transparența rezultatelor oferite de programele inteligente.

R.S.: Ce recomandări aveți pentru tinerii pasionați de IA? Dar pentru cei care încă sunt sceptici în privința noilor tehnologii pe care le dezvoltați?

A.F.: În mod cert inteligența artificială este un domeniul care mai are multe de oferit și care va evolua continuu în perioada următoare. Provocările sunt importante și avem nevoie de o educație a celor care dezvoltă algoritmi și tehnici de IA, dar și a celor care utilizează soluții de inteligență artificială. În plus, trebuie educat publicul larg spre înțelegerea avantajelor dar și a provocărilor domeniului.

Există o nevoie acută de talente educate în domeniul IA atât în țara noastră, cât și pe plan mondial. Companiile folosesc și vor folosi în viitor din ce în ce mai mult soluții bazate pe IA, iar specialiștii în domeniu au ocazia să își valorifice astfel talentul și entuziasmul. În iunie 2018, Forbes spunea: „În următorii cinci ani, vom asista la o lume schimbată substanțial de îmbunătățirile aduse de inteligența artificială și învățarea automată (machine learning). Copiii de azi cresc cu asistenți IA în casele lor până în punctul în care acești asistenți pot fi văzuți ca o completare a părinților. Pe măsură ce recunoașterea de voce și recunoașterea facială evoluează, algoritmii de învățare automată devin din ce în ce mai performanți. Tot mai mute industrii sunt influențate de IA, iar societatea se transformă continuu datorită IA.”

Există multiple oportunități de carieră pentru tinerii pasionați de IA în țara noastră, atât în mediul academic și de cercetare, cât și în companii, de la cele de dimensiuni mari, multinaționale, la IMM-uri. Din ce în ce mai multe companii utilizează sau doresc să utilizeze soluții bazate pe IA, dezvoltă cercetări în domeniul inteligenței artificiale și sunt în căutare de talente.

Am menționat mai sus că publicul larg trebuie informat asupra beneficiilor, dar și a provocărilor aduse de IA utilizată pe scară largă. Contrar celor afirmate de anumite voci, inteligența artificială nu va lăsa oamenii fără locuri de muncă. Este adevărat că anumite locuri de muncă vor dispărea, dar se vor crea altele, imaginația și creativitatea oamenilor neputând fi înlocuită de inteligența artificială, cel puțin în următorii 50 de ani. Un aspect important de care întreaga comunicate de IA este preocupată la ora actuală este cel al inteligenței artificiale de încredere, respectiv asigurarea unor soluții de IA robuste care să se comporte bine în orice situație, chiar neașteptată și neprevăzută de proiectant, și capacitatea sistemelor inteligente de a-și explica deciziile. În plus, este nevoie să ne preocupăm și de aspectele de etică și legislație legate de IA: de exemplu, dacă IA va reduce sau va adânci diferențele sociale sau dacă un program de IA va face o greșeală, poate fatală, cine va răspunde pentru aceasta. Sunt probleme care preocupă întreaga comunitate de IA, dar și întreaga societate. Am convingerea că se vor găsi răspunsuri și soluții acestor probleme și că oamenii vor beneficia din ce în ce mai mult de inteligența artificială și aplicațiile ei.