Минск
+4 oC
USD: 2.58
EUR: 2.84

В стране разработали микромодуль, который способен распознать объекты со спутника или беспилотника

Модуль высокага палёту

Лічбы, тэкставая інфар­мацыя, выявы... У свеце кожны дзень збіраецца мноства даных, якія трэба прааналізаваць, зразумець, зрабіць па іх высновы. Ці магчыма і далей гэта рабіць чалавеку? Ды і колькі трэба спецыялістаў у кожнай галіне, каб яны кожны дзень апрацоўвалі шматтысячную «армію» даных? На самай справе чалавеку больш няма сэнсу ўсё аналізаваць. У лічаныя секунды гэта могуць зрабіць камп’ютары са штучнымі нейроннымі сеткамі. Карэс­пандэнт «Р» пазнаёмілася з новай распрацоўкай каманды навукоўцаў і інжынераў Аб’яднанага інстытута праблем інфарматыкі НАН: вось-вось яны скончаць працу над мікрамодулем, здольным аператыўна распазнаваць любы аб’ект.

Васіль Кавалёў: «Навучаная нейрасетка — гэта як файл з данымі. Мы запампоўваем яго ў мікрамодуль, які гатовы гэтыя даныя выкарыстоўваць, каб інтэрпрэтаваць паток кадраў і выяў».

Камп’ютар, камера, батарэя

Мы знаходзімся ў лабараторыі № 255 АІПІ НАН — тут займаюцца аналізам біямедыцынскіх выяў. Маладыя навукоўцы збіраюць выявы для навучання нейрасеткі, займаюцца непасрэдным яе навучаннем і, вядома, выпрабаваннямі. Вось, напрыклад, зараз запускаюць у палёт невялікі дрон, да якога прымацавалі сваю новую распрацоўку — 50-грамовы мікрамодуль, які сабраў у сабе мікракамп’ютар, відэакамеру і батарэю. І якая ў яго місія?

Загадчык лабараторыі Ва­сіль Кавалёў
кладзе на далонь мікрамодуль — ён закрыты ў маленькай каробачцы з біяраскладальнага пластыку, на­друкаванай на 3D-прынтары, — і апісвае пачатак гісторыі стварэння гэтага дзецішча — дакладней, мікрадзецішча:

— У 2016 годзе ў ходзе праграмы Саюзнай дзяржавы «Тэхналогіі-СД» мы выступілі з прапановай распрацаваць мініяцюрную прыладу, якая будзе ўключаць у сябе мікракамп’ютар з навучанай нейрасеткай для распазнавання любых аб’ектаў са спадарожнікаў або беспілотных лятальных апаратаў. Паколькі мы сапраўды даўно працуем у галіне распазнавання выяў, у асноўным у медыцыне, і ў нас ёсць вопыт, нам было цікава стварыць і такі прадукт. Чаму? Мноства сучасных даных прадстаўляецца ў выглядзе выяў: спадарожнікавыя, аэракасмічныя, меды­цын­скія, мікраска­піч­ныя і іншыя. Усе яны лічбавыя і могуць за­хоў­вацца вечна. Гэтыя даныя могуць несці ў сабе велізарную карысць для чалавека. Галоўнае іх прааналізаваць, што і павінен зрабіць кам­п’ютар.

Гледзячы на маленькую каробачку, цяжка паверыць, што гэта паўнавартасны камп’ютар. І ён разумны не па гадах. Праўда, гэтаму папярэднічала карпатлівая праца збору соцень тысяч выяў, каб навучыць нейрасетку камп’ютара разумець, з якой выявай яна мае справу.

— У такіх мініяцюрных прыладах схавана велізарная сіла, — разважае Васіль Аляксеевіч. — Аднак каб у сучасным тэхналагічным свеце прадукт быў зручным у выкарыстанні — лёгкім і, што немалаважна, акупным, трэба было зрабіць яго недарагім. Мы распрацавалі самую бюджэтную версію.

Мяркуецца, што дадзеная распрацоўка будзе выкарыстоўвацца ў ваенна-прамысловым комплексе.

Даведацца і распазнаць

Самае цяжкае ва ўсёй гэтай «разумнай» каробачцы ў чорным корпусе — літый-іённая цягавая батарэя. І пры гэтым, яшчэ раз нагадаем, вага ўсяго мікрамодуля — 50 грамаў!

— Камера тут падобная да той, што ў вас у тэлефоне. Каб нейронная сетка распазнала, што бачыць на атрыманых выявах з камеры, няма неабходнасці ставіць шматпіксельную камеру. Галоўная яе функцыя — сканаванне, таму для распазнавання, захавання растравай выявы дастаткова памеру 256х256 пікселяў. Усё астатняе: убачыць, зразумець, што на малюнку, — гэта задача нейрасеткі, якую мы навучалі доўгі час. І цяжкасць была не ў тым, каб перадаць ёй даныя, а менавіта сабраць для яе ўсе магчымыя варыянты выяў, каб патрэбны аб’ект яна распазнала з тысячы.

Прывядзём просты прыклад: каб навучыць нейрасетку распазнаць катка або сабачку, ёй трэба паказаць дзясяткі тысяч выяў гэтых жывёл. У розных позах і ракурсах, на розных фонах, а яшчэ розных парод і гэтак далей. Чалавек лёгка зразумее, дзе кот, а дзе сабака, якіх бы ні паказалі. Але нейрасетка, калі яна яшчэ някемлівая, не адразу вызначыць. Вось чаму патрэбны тысячы і тысячы разнастайных выяў.

— Праграмнае забеспячэнне для камп’ютара — гэта мозг усёй тэхнічнай базы. І каб зрабіць якаснае ПЗ, мы выкарыстоўваем нейронныя сеткі новага пакалення — скруткавыя нейронныя сеткі. Гэта сучасная мадэль распазнавання дадзеных, якая базіруецца на магутных вылічальных прыладах. Мы трацім шмат часу на тое, каб сабраць базу даных у велізарных памерах для навучання — гэта вельмі складана. Але, калі ў выніку ўсе веды сканцэнтраваныя ў адной прыладзе, гэта ўжо даволі простая рэч, — тлумачыць Васіль Аляксеевіч.

Якія задачы ў будучым стаяць перад мікрамодулем? Першая — яму неабходна будзе з вышыні аператыўна распазнаваць тыпы падсцілаючай паверхні — гэта асаблівасці размеркавання сушы і вады, рэльефу сушы і іншага. Як гэта працуе: дапусцім, ляціць маленькі спадарожнік або беспілотны лятальны апарат, да якога падключылі мікрамодуль. У рэальным часе камера модуля здымае паверхню, а нейрасетка камп’ютара адразу ж праводзіць аналіз таго, што бачыць — ліставы лес, хвойны лес, аранае поле, дачная забудова і гэтак далей.

Самае цікавае тое, што да чалавека паступае не проста ўсё, што было заўважана з вышыні, а выключна адабраная і патрэбная інфармацыя. Трэба нам па заданні ўбачыць месца расліннасці на раллі — менавіта гэтыя ўчасткі камп’ютар і пакажа. Дарэчы, гэта ўжо другая задача для мікрамодуля — распазнаць пэўныя аб’екты на малюнках.

— Мікрамодуль дазваляе зра­біць усе, што душа пажадае, — усміхаецца Васіль Аляксеевіч. — Напрыклад, вы хочаце запусціць спадарожнік, які б адрозніваў нечаканыя вялікія колькасці рухомых аб’ектаў на зямлі, якія прад­стаўляюць ваенную цікавасць, ці аператыўна знаходзіў лясныя пажары. Або, напрыклад, лю­дзей на велізарнай незаселенай мясцовасці. Так, можна сфатаграфаваць тэрыторыю, выявы перадаць спецыялістам і прымусіць іх гадзінамі, суткамі вышукваць нешта, аналізаваць вялізную колькасць фота. Але навошта? Гэта хутка і без памылак зробіць камп’ютар.

Нейрасетку давялі да такога тэхнічнага стану, што яна адбірае толькі тыя ўчасткі на здымках, якія заслугоўваюць увагі чалавека. Гэтая ж функцыя дазваляе і эканоміць зарад энергіі самой прылады: яна не перадае ўсё, што бачыць. Яна перадае важнае.

Камандзе з шасці чалавек, якая займаецца распрацоўкай мікрамодуля, да фінальных рысак засталося няшмат: ужо сёлета скончацца выпрабаванні, будзе атрыманы сертыфікат.

kasel@sb.by

Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Фото: Алексей ВЯЗМИТИНОВ
Загрузка...