tomer peled

בינה מלאכותית בימי קורונה

מיועד ל- כל אחד (כתבה לא טכנית)

נכתב על ידי tomer peled

איך חוקרי בינה מלאכותית נחלצים להציל את העולם

מי שעבד בתעשייה הביטחונית יודע שבימי מלחמה או מבצע גדול עוברים לנוהל “מאמץ מלחמתי”. פרויקטים בשלבי פיתוח או הוכחת היתכנות עוברים נוהל מזורז של מעבר לייצור וניסוי או שימוש בשטח, הצבא משחרר תקציבים ומצמצם בירוקרטיה, האדרנלין שוטף את העורקים וכולם מתגייסים ללילות לבנים של עבודה במטרה להציל חיים.

עתה כל תושבי העולם מוצאים את עצמם במלחמה על החיים, והפעם האויב הוא וירוס הקורונה: COVID-19 בעל הפוטנציאל לסכן את חיי  עשרות מיליוני אנשים ברחבי העולם כולו ראו טבלה השוואתית

מפתחי בינה מלאכותית שרגילים לשנות את העולם בעזרת כלים רבי עוצמה שהלכו והתעצמו בעשור האחרון ולשפר את איכות החיים של מיליוני אנשים בעזרת מוצרים ופתרונות מכל תחומי החיים. לא יכולים לעמוד מנגד ולא לנסות ולרתום את העוצמה שבידיהם למלחמה באוייב החדש.

אם אתה מתעניין בבינה מלאכותית, מתלמד או מפתח מנוסה. ולא יכול לעמוד מנגד כשחיי עשרות מיליונים מונחים על הכף. הנה כמה רעיונות שייתנו לך השראה ואפילו נקודת פתיחה איך לתת כתף למאמץ העולמי במלחמה נגד הוירוס המסוכן ביותר שאיים על בני אדם במאה השנים האחרונות.

החל במינוף המוטיבציה שיש בכל אחד מאיתנו כדי להרחיב את הידע והמיומנות שלנו בתחום הבינה המלאכותית

דרך פתרונות להבנה סטטיסטית של מודל התפשטות המגפה ואיך ליישם את מודל התפשטות הקורונה כדי לבלום את הוירוס עם מינימום נזק לכלכלה ועד לחיפוש תרופות וחיסונים בעלי פוטנציאל להתמודד עם הקורונה.

הבלוג החינוכי YouTube – 3 Blue 1 Brown מעביר בצורה אינטואיטיבית רעיונות מתמטיים, אם תרצו להבין למה COVID-19 מתפשט באופן אקספוננציאלי, למה זה בהכרח יגרום לכם להיות מופתעים או מבוהלים מהחדשות ומה זה אומר לשטח את העקומה אז במיוחד בשבילכם הוכן הפרק: גידול אקספוננציאלי ומגפות.

בסופו של דבר אם רוב האוכלוסיה “תזכה” בהזדמנות להידבק בקורונה מי שיחלה לא יוכל להידבק שוב (לפי התיאוריה הרווחת) ויווצר “חיסון עדר” – מצב בו מי שיחלה יתקשה למצוא מישהו להדביק אותו. 

אם תרצו להרחיב, אז בפרק המשך סימולציה של מגפה , תמצאו תשובה על שאלות כמו – במצב סגר איך ישפיעו חריגות אקראיות או אפשרות להידבקות אקראית בנקודה משותפת כמו סופרמרקט ועוד. כולם מודגמים בעזרת סימולציות פשוטות  (הקוד זמין ב GitHub אם כי לא מסודר, והסימולציות פשטניות ונועדו למטרה לימודית בלבד)

[youtube https://www.youtube.com/watch?v=gxAaO2rsdIs?start=441&w=560&h=315]

דוגמא לסימולציה של 3 מצבים בהם חולים מועברים לבידוד ב 0%, 80% ו 100% מהמקרים וההשפעה על גרף כמות הנדבקים מתוך :

3 Blue 1 Brown

ראו קישור ל:  YouTube  Simulating an epidemic / 3Blue 1 Brown    

פרופ’ ערן סגל ופרופ’ בנימין גייגר ממכון ויצמן, בשיתוף עם פרופ׳ יובל דור מהאוניברסיטה העברית בירושלים ובהתייעצות עם רופאים בכירים ממשרד הבריאות. פיתחו שאלון אנונימי מקוון הכולל שאלות על המיקום הגיאוגרפי המדויק, גיל, מין ודיווח על תסמינים הקשורים למחלת הקורונה (COVID-19) כפי שדווחו בספרות הרפואית. אלה משמשים בסיס נתונים למודל חיזוי מוקדם של צבירים (clusters) של התפרצות המחלה. ובכך משלימים את התמונה המתקבלת מבדיקות מעבדה שאינן זמינות ברמה מספקת. השיטה תהווה כלי שבעזרתו משרד הבריאות יוכל להחליט באילו אזורים להחמיר ובאילו אזורים להקל בצעדים של ריחוק חברתי.

פרופ’ אמנון שעשוע פיתח מודל לניהול קרב הבלימה מול COVID-19 שמרחיק ראות מעבר לסגר הראשוני שהונהג בישראל ובוחן איך יוצאים מהסגר וחוזרים להניע את גלגלי הכלכלה. 

שעשוע מנצל את העובדה שניתן לחלק את האוכלוסייה לאוכלוסיה בסיכון גבוה – בהתאם לגיל ומחלות רקע לאוכלוסיה בסיכון נמוך, כדי להציע תוכנית שמאזנת בין הצורך הרפואי להציל חיי אדם לבין הצורך הכלכלי להחזיר את המשק למסלול ולמנוע קריסה כלכלית.

שעשוע מציע מודל שבו סגר על כלל האוכלוסיה משתחרר בהדרגה, תחילה משוחררת מהסגר האוכלוסייה בסיכון נמוך ומאפשרת לרב המשק לחזור למסלול, בשלב זה אנשים בסיכון נמוך ידבקו בווירוס אבל מאחר ואחוז החולים הקשים יהיה נמוך, מערכת הבריאות תוכל להכיל את החולים הקשים ולתת להם מענה. לאחר שיושג “חיסון עדר” של קבוצה זו תשוחרר בהדרגה האוכלוסייה בסיכון גבוה. עד אז יגדל הסיכוי לפיתוח חיסון או תרופות.

ללא שינוי התנהגות האוכלוסיה סגר מתמשך לכלל האוכלוסיה המודל המוצע - מבוסס הסיכון לאוכלוסיה
ללא סגר: מערכת הבריאות לא תעמוד בקצב החולים הקשים ותקרוס.  (טראמפ: נייצר חצי מיליון מכונות הנשמה)

עם סגר ממושך: צפי של חודשים רבים, וכניסה למיתון כלכלי עמוק.

הפתרון המוצע ע”י שעשוע: שיחרור מוקדם מהסגר של האוכלוסיה בסיכון נמוך.

Continue reading →

Posted by tomer peled in deep

איך להנגיש בינה מלאכותית לילדים ולנוער (ריכוז קישורים מומלצים)

מיועד ל- כל אחד (כתבה לא טכנית)

נכתב על ידי tomer peled

המחשבים של היום הולכים ונהיים חכמים יותר, וכך גם הטלפונים המכוניות… להכיר את השינויים, להפגין סקרנות ופליאה אלה התכונות שאנחנו רוצים לעודד בילדים ובני נוער. זה יאפשר להם להסתגל טוב יותר לעולם דינאמי, לבקר את מה שהם שומעים ואולי יום אחד להיות המפתחים המובילים את המהפכה ולא רק צרכנים פסיביים.

כחלק מפרויקט ניצוצות, זכיתי ללמד בני נוער מכיתה י, 4 שיעורים בנושא בינה מלאכותית.

מה שהעלה שאלות כמו:

למה לילדים ובני נוער כדאי ללמוד בינה מלאכותית?

איך להנגיש להם את הנושא ולהגביר את המעורבות והעניין שלהם בנושא לא מוכר?

איזה תכנים זמינים יעזרו להשיג את המטרה ?

בעולם שבו לכל ילד מגיל צעיר יש סמארטפון, והוא רואה רק מה שכיף לו;  הילדים לא נחשפים למידע בסיסי על מה שקורה סביבם למרות שכל המידע בעולם זמין בכף ידם. הרוב עובר על ידם בלי שיהיו מודעים לשינויים טכנולוגיים ולהתפתחויות שישפיעו על עתידם.

למה לילדים ולבני נוער כדאי ללמוד בינה מלאכותית?

האם הילדים שלך יודעים במה אתה עובד ? האם הם יודעים לפרט מה הם עושים בעבודה ? האם הם יודעים מה זה רכב אוטונומי ? מה הקשר למובילאיי (שאולי יש לכם ברכב) ? ואיך זה עובד ? האם הם קראו על המחשב שניצח את אלוף העולם בגו ? האם הם חושבים שרובוטים הולכים להשתלט על העולם כמו בסרטי מדע בדיוני ? האם הם יודעים שמחשבים ורובוטים עתידים להשתלט על משרות רבות  בשוק העבודה ולשנות משרות אחרות ?

בעוד 20 שנה העולם שלנו יהיה שונה בדרכים שאי אפשר לדמיין,

גיליתי שהרצאה של 5 דקות מספיקה כדי לגרום להם לפהק ולחפש עיסוקים מעניינים יותר בטלפון, לעומת זאת התנסות חוויתית גורמת להם להתלהבות ללא גבולות.

כמו כן מה שנראה לכם ידוע ומובן מאליו, הילדים שלכם לא שמעו עליו ויתכן שלא ישמעו עליו עד גיל 18 לפחות, כי אם להודות על האמת – האם אתם צופים יחד במהדורות חדשות בטלוויזיה ? האם אתם קוראים יחד בעיתון ?

צריכת מדיה הפכה להיות עניין אישי מגיל צעיר, ילדים ונוער בוהים במסך הטלפון או מעבירים סרטונים ביוטיוב.

כללי הזהב להנגשת הנושא לילדים ולנוער

  1. השתמשו ככל האפשר בחומרים בעברית
  2. אפשרו להם התנסות חוויתית לנסות בעצמם ולהבין איפה בינה מלאכותית קיימת כבר בעולם שלהם.
  3. הדהימו אותם בעזרת דוגמאות מרשימות מחזית הטכנולוגיה.
  4. הראו התלהבות בעצמכם, היו סקרנים, דברו איתם על החוויה והמשמעויות.

 מה אתם יכולים לעשות יחד עם ילדיכם

 בכתבה זו תוכלו למצוא ריכוז של קישורים בכל אחת מהקטגוריות הנ”ל.

טיפ:  ניתן להוסיף כתוביות בעברית כמעט לכל סרט YouTube ע”י:

← hebrew    ← autotranslate  ←  subtitle    

איפה זה נמצא ?

המחשב יודע לדבר ולהקשיב – עוזרות קוליות

המחשב יודע לראות – זיהוי עצמים

המחשב מבין במוסיקה – Shazam

המחשב יודע מה אתם אוהבים – Netflix, Spotify, Amazon

באפליקציות הטלפון שלכם – SnapChat, FaceApp, SwiftKey-keyboard

המחשב ידע לנהוג – נהיגה אוטונומית

המחשב ידע לבשל – רובוט שף

רובוטים מדהימים – בוסטון דינמיקס

איך זה עובד ?

מבוא פשוט בעברית בשפה מובנת גם לילדים ונוער תוכלו למצוא באוסף הרצאות YouTube – “עתידנות וחדשנות”  (כ-7 דקות לפרק)

כלים להתנסות ?

Google עשתה את העבודה למעננו – עשרות אפליקציות שרצות על הסמארטפון או על מחשב (רצוי עם מצלמה) ללא התקנת תוכנה וללא צורך בידע בתוכנה.

היכנסו ל – Google experiments AI

כל הדגמה כוללת התנסות כיפית וסרטון הדרכה.

פירוט על כמה דוגמאות:

המשחק

פירוט

חשוב לדעת

הערות

TEACHABLE MACHINE

למדו את המחשב לראות – להבחין בין עצמים,  תנועות ידיים פרצופים ועוד

מומלץ על מחשב עם מצלמה כגון לפטופ

 

QUICK, DRAW!

נראה אתכם מציירים כך שהמחשב יצליח לזהות

מחשב או סמארטפון – עדיף מסך מדע

ממכר !

SEMI-CONDUCTOR

נצחו על תזמורת בעזרת תנועות ידיים.

מחשב או סמארטפון עם מצלמה – עימדו רחוק מהמצלמה

רגיש לתנאי תאורה

 

BODY, MOVEMENT, LANGUAGE: AI SKETCHES

צרו אומנות ע”י מניפולציה של מילים (שאתם אומירים)  בעזרת תנועות

מומלץ על מחשב עם מצלמה כגון לפטופ  – עימדו רחוק מהמצלמה

 

אפקט מרשים

לאומן שבכם

Emoji Scavenger Hunt

מצאו במציאות  את העצם המוצג  כ- Emoji

לסמארטפון

הוצאת אנרגיה שלא נגמרת !

התקינו אפליקציות מבוססות בינה מלאכותית – ביחנו מתי הן עובדות ואיך אפשר לגרום להן להיכשל

שאלו את עצמכם איך זה עובד.

  • FaceApp
  • Shazam
  • Dango – Emoji Finder
  • Replica – chat with an AI

עשו אמנות מבוססת בינה מלאכותית

  • תמונה שלכם ע”י ואן-גוך? גילוף עץ של הכלב שלכם? תנו למחשב לנסות לצייר בסגנון שתבחרו את מה שתרצו. בעזרת Style-transfer
  • על מה חולם המחשב בלילות? – או יותר מדוייק מה הוא מדמיין כשהוא רואה תמונה מסויימת. נסו את Deep-dream

נושאים לדיון ?

עבור בני נוער – תנו להם לבחור כתבה בנושא (לקריאה או בוידאו). אחרי 10-15 דקות קריאה ניתן לדון בכתבה ולפתח את הנושא לכיוונים שונים. נושא טעון ומאוד מומלץ הינו שאלות אתיות לגבי העתיד וההווה של בינה מלאכותית.

נושאים נוספים:

פופולריים

מעוררי דיון ומחשבה

סקירות וידאו

צפו יחד בסרט או טריילר

Ex Machina (2014) – Trailer

Odyseey 2001 Trailer

A.I. Artificial Intelligence – Trailer

7 ימים של בינה מלאכותית – סרט קצר

שיהיה לכולנו חופשת קיץ מעשירה !

Posted by tomer peled in deep

Transfer Learning – הכללת ידע

מיועד ל- כל אחד (כתבה לא טכנית)

נכתב על ידי tomer peled

מוטיבציה

למידה עמוקה (Deep Learning) שינתה את העולם בעזרת מפגש של טכנולוגיה ותיקה (Neural Networks) שהחלה בשנות החמישים והבשלה של תנאים: כח מחשוב, כמויות גדולות של Data זמין וסטנדרטיזציה של שיטות עבודה – Benchmarks סטנדרטים, קוד פתוח. אך כמויות גדולות של Data רלוונטי לא בהכרח זמינות עבור כל בעיה.

למרבית המזל קרוב מאד לפריצת התחום של למידה עמוקה, התברר גם שזמינות כמויות גדולות של Data אינה הכרחית בהרבה מקרים, מאחר ש TransferLearning (המרת למידה) התגלתה כיעילה במיוחד להרחבת מרחב הפתרונות של למידה עמוקה.

הגדרה

הכללת ידע או העברת לימוד – תחום מחקר בלמידת מכונה המתמקד בשימור הידע הניצבר בפיתרון בעיה אחת וישומו לפיתרון בעיה אחרת הקשורה אליה, לדוגמא ניצול הידע שניצבר מלימוד זיהוי מכונית לצורך זיהוי משאית. [תרגום מויקיפדיה]

Transfer Learning

בשני מאמרים פורצי דרך [5], [4] הוכח שרשת שלמדה לפתור בעייה מסוימת – למשל סיווג תמונות מ 1000 קטגוריות המצויות ב ImageNet, יכולה בתהליך פשוט של Fine Tuning לעבור התאמה  לפתרון בעיה אחרת כגון סיווג אנשים (שלא מופיעים כקטגוריה ב ImageNet), מוצרים מחנות מכוונת או סיווג סצינות.

למעשה רוב העבודה שנעשית היום בלמידה עמוקה מבוססת על Tranfer-Learning ומאפשרת לחסוך לימוד על חומרה מרובת GPU במשך שבועות כמו שנעשה על ImageNet.

למה זה עובד ?

אם רשת למידה עמוקה אופיינית כוללת שכבות מרובות של אבסטרקציה ולבסוף שכבת החלטה (סיווג או רגרסיה), הטענה היא שהאבסטרקציה היא גנרית ודומה מאד עבור בעיות שונות.

האבסטרקציה בשלבים הראשונים תלוייה בסוג התמונות ולכן תהיה דומה למשל עבור כל התמונות הטבעיות להבדיל מתמונות רנטגן או אולטרסאונד.

אז איך עושים את זה ?

תהליך ה Transfer Learning כולל לימוד מחדש של שכבת ההחלטה (סיווג או רגרסיה), תוך הקפאת (Trainable= 0, Freeze)  הלימוד בשאר השכבות. ולעיתים לאחר מכן גם לימוד של השכבות העליונות בקצב לימוד (Learning Rate) נמוך.

  • הדרך הפשוטה ביותר – ולעיתים זה כל מה שנידרש היא להשתמש ברשת מאומנת מראש על בעיה אחרת כגון ImageNet כ feature-extractor (מחלץ תכונות) ולאמן מסווג למשל Linear-SVM או SoftMax התכונות שחולצו מהתמונות שלנו.
  • הרחבה אפשרית לשיפור ביצועים נקראת כוונון עדין fine-tuning. כלומר התאמה קטנה של המשקלות בשאר הרשת.
    • מקובל להקפיא את הלימוד בשכבות הנמוכות של הרשת. מאחר שההכללה בלימוד על בסיס נתונים גדול כ Image-Net טובה מההכללה שתתקבל על סט תמונות קטן ומגוון פחות וכן ה features בשכבות אלו מבטאים אבסטרקציה כגילוי שפות וכתמים המשותפים לכלל הבעיות.
    • את השכבות העליונות ברשת מאמנים בקצב לימוד (Learning-rate) נמוך על מנת לשמור על השפעה קטנה.
    • לעיתים מאמנים בו זמנית את השכבות העליונות ברשת בקצב נמוך ואת המסווג בקצב גבוה יותר.

מקורות


Posted by tomer peled in deep