Umělá inteligence a urychlovač částicComputer | 25.7.2019 | Rubrika: Trendy & technologie | Strana:
26 | Autor: Jan Spěšný | Téma: Masarykova univerzita, vysoké školy
ROZHOVOR INFORMATIK FILIP ŠIROKÝ
Filip Široký je jedním z mála Čechů, který se může pochlubit, že se jako informatik podílel na
výzkumu zásadních fyzikálních otázek. Už za studií působil ve švýcarském CERNu, kde jeho algoritmus
pomáhal určovat kvalitu dat pocházejících z ikonického urychlovače částic. Na podzim se do CERNu
opět vrací.
Co spojuje podstatu vzniku vesmíru a životnost těžkých průmyslových strojů? Třeba to, že s jejich
určením může pomáhat umělá inteligence a strojové učení. A na obojím se také podílel
student Fakulty informatiky brněnské Masarykovy univerzity Filip Široký. „Chtěl bych se i nadále
zabývat projekty souvisejícími se strojovým učením a AI. Musí mně ale dávat smysl. Nebudu řešit
algoritmy, které budou lidi nutit, aby někde častěji klikali na reklamu,“ říká úspěšný student,
který se v říjnu po roce a půl vrací pracovat pro švýcarský CERN.
* Jak a kdy jste se k angažmá v CERNu dostal? Jak je složité se k práci v tomto institutu
propracovat?
Já jsem o angažmá v CERNu uvažoval už od nějakých patnácti let. Tehdy mě zajímala teoretická fyzika
a vše s ní spojené. Nakonec jsem se ale dal na studium informatiky a náhodou jsem si otevřel
stránky s nabídkami praxe v CERNu. A objevila se tam zrovna stáž, kde hledali někoho zaměřeného na
strojové učení. Poslal jsem do Švýcarska přihlášku s několika doporučujícími dopisy a vysněné
angažmá bylo na světě. Mojí výhodou určitě bylo to, že jsem v minulosti vyhrál soutěž související s
umělou inteligencí, která je schopná hledat anomálie v toku dat. A něco takového shodou okolností v
CERNu právě hledali. Byla z toho tak roční stáž. Psal se rok 2017 a já jsem jako dvacetiletý byl
jedním z nejmladších výzkumníků pracujících de facto přímo s urychlovačem. Ve dvanáctičlenném týmu
jsem byl jediný student. Nyní se otvírá možnost další spolupráce.
* Co je vlastně hlavním poslání CERNu, potažmo urychlovače?
Hlavním posláním není výzkum jaderné fyziky kvůli energetice, jak jsem se s tímto názorem občas
setkal, ale hledání odpovědi na ty nejpřirozenější otázky typu „Co je to hmota?“, „Jak vznikl
vesmír?“ nebo hledání „teorie všeho“, což se dá představit jako jedna rovnice popisující všechny
síly v našem vesmíru. Mluví se o tom někdy také jako o svatém grálu celé vědy – to nejdůležitější,
čeho lze dosáhnout. Momentálně už víme, že všechny síly se dají popsat jako důsledek některé ze tří
fundamentálních sil (gravitační, elektroslabá interakce a silná interakce), ale nemáme model, který
by je dokázal spojit a zároveň by se dal experimentálně ověřit. Jedním z poslání detektoru, s jehož
daty jsem pracoval, je právě i důmyslné testování možných kandidátů na teorii všeho.
* Jak jste se do tohoto testování zapojil vy?
Já jsem měl velké štěstí, protože jsem se zapojil do poměrně dost důležitého projektu. Jednalo se o
automatizování určování kvality získaných dat z detektoru CMS, který zaznamenával děj a jevy v
urychlovači. Šlo o to odstínit data, která by na první pohled třeba mohla vypadat, že nám potvrdí
nějakou novou teorii, ale ve skutečnosti by šlo jen o nějakou chybu detektoru. To před námi občas
kontrolovalo asi deset fyziků a mým úkolem bylo tento proces automatizovat a zároveň tato
rozhodnutí dělat po mnohem kratších časových intervalech, a tím pádem i nějaká dobrá data
zachránit. Jelikož jsem byl prakticky jediný, kdo na projektu pracoval na plný úvazek, měl jsem na
starost v podstatě vše, co s projektem souviselo. Vymyslet, jak data nejlépe reprezentovat, vybrat
nebo vymyslet nejlepší model pro daný problém – to bylo nejzajímavější a podařilo se mi navrhnout
zajímavé řešení, které jsme pak publikovali na třech konferencích – a nakonec vytvořit celou data
pipeline: od sbírání dat uložených na počítačích po celém světě přes preprocessing dat až po
ukládání rozhodnutí daného modelu. V podstatě tedy nasadit takový model i do produkce.
* Na podzim se do CERNu vracíte, navážete tam na svoji dosavadní práci?
Teď bude můj úkol jiný. Zatímco dříve jsem pracoval s daty pocházejícími z detektorů na
urychlovači, nyní se zaměřím přímo na tok paprsků částic v něm. Budeme řešit, jak optimalizovat
současné zakřivování paprsků částic v urychlovači pomocí nových metod strojového učení, popř.
takovou metodu opět vytvoříme sami. Ač se to nezdá, je to také informatický problém, kdy hledáme
optimální řešení nastavení elektromagnetů, které paprsky zakřivují.
* Viděl jste na vlastní oči pověstný urychlovač? Co vás na CERNu ještě zaujalo?
Měl jsem to štěstí, že jsem působil v hlavní a nejhezčí budově. Sám jsem většinou pracoval u
počítače nebo byl v nějaké jednací místnosti. Urychlovač sám o sobě je prakticky 27 km dlouhá
roura, není na něm nic moc vidět. Dojem na člověka udělá spíš 14 000 tun vážící detektor CMS se
svými patnácti metry v průměru. Detektory jsou obrovská monstra, která sledují dění v urychlovači.
Nachází se na čtyřech místech, kde se vždy dráhy protínají a dochází tam ke srážkám paprsků.
* V současnosti pracujete také na zajímavém startupu v Oslu. Můžete přiblížit, o co se jedná?
Je to startup zabývající se aplikací strojového učení na těžký průmysl, zejména průmysl kolem ropy
a zemního plynu. Mým úkolem je pracovat na problému odhadování zbývající životnosti obřích strojů a
zvyšovat tak jejich spolehlivost. Mimo jiné tak šetřit firmám peníze na nečekaných výpadcích v
produkci. Líbí se mi na projektu i enviromentální stránka věci, protože se může stát, že můj
program třeba zachrání nějaký ropný tanker od vypuštění ropy do oceánu a pomůžu tak zabránit další
přírodní katastrofě.
* Jakým způsobem tedy může AI životnost těchto strojů určit?
Algoritmus to určí na základě strojového učení a sběru dat. Stroje jsou vybaveny stovkami různých
senzorů a jde o to vymyslet, jak data nejlépe využít, abychom co nejpřesněji v každém momentě
dokázali předpovědět konec jejich životnosti nebo potřebu opravy některé části, a to navíc
dostatečně dopředu.
* Jaký je váš názor obecně na umělou inteligenci, může být v budoucnu hrozbou?
Jsem v tomto ohledu určitě optimistou. Vidím, jak metody AI aplikované ať už na fyziku, těžký
průmysl, nebo třeba medicínu už teď obrovsky pomáhají. Před dvěma lety jsem se v Ženevě účastnil
summitu OSN s názvem AI for Good, kde se experti na AI včetně lidí z OSN zabývali tím, jak nejlépe
využít tyto technologie pro dobro všech. Dále jsem zaznamenal různé workshopy na nejlepších AI
konferencích zabývajících se aplikací AI na problém změny klimatu, a obecně tedy vnímám samé
pozitivní dopady. Tady bych rád parafrázoval profesora Andrewa Ng, který tvrdí: „Nezabývám se
zabránění tomu, aby se z AI stalo čisté zlo ze stejného důvodu, jako nepracuji na problému
přelidňování Marsu.“ V případě, že něco jako obecnou umělou inteligenci nakonec vyvineme, se také
přikláním na stranu českého AI vědce, Tomáše Mikolova, podle kterého možné pozitivní dopady AI
vysoce převyšují její možné nebezpečí.
* Jak vidíte svoji budoucnost v oboru? Plánujete v CERNu zůstat třeba delší dobu?
V CERNu se nedá moc plánovat budoucnost, je extrémně těžké získat pozici na déle než pět let. Práci
na stálo tam mají de facto jen držitelé Nobelovy ceny a podobně. Co bude po následující dvou- až
tříleté pozici Fellow v CERNu, zatím vlastně vůbec nevím. Budu během té doby sledovat, jak se obor
vyvíjí, a i podle toho si budu vybírat, na kterou další doménu bych rád aplikoval AI, popřípadě do
budoucna zkusil založit něco svého. Určitě mi ale práce musí dávat nějaký smysl. Rozhodně nepočítám
s tím, že bych se třeba pustil do algoritmu, který by nutil lidi někde na webu klikat častěji na
reklamu.
***
Hadronový urychlovač částic
Velký hadronový urychlovač je v současnosti největším a nejvýkonnějším urychlovačem částic na
světě. Jeho provoz byl zahájen v roce 2008 a je umístěn ve Švýcarsku v podzemí na území mezi
pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem. Je instalován v kruhovém tunelu o obvodu 27 km v
hloubce 50–150 m pod zemí. S jeho životností se počítá alespoň do roku 2035. Urychlovač pomohl při
mnoha důležitých objevech, dokázal například existenci elementární částice známé jako Higgsův
boson.
Může se stát, že můj program třeba zachrání nějaký ropný tanker od vypuštění ropy do oceánu a
pomůžu tak zabránit přírodní katastrofě
CERN
Za zkratkou CERN se skrývá název Evropská organizace pro jaderný výzkum. Sídlí v Ženevě a byla
zřízena v roce 1954. Jejím cílem je podpora provozu vedoucí světové laboratoře pro základní
fyzikální výzkum elementárních částic a struktury hmoty. V současné době má CERN 21 členských zemí
včetně ČR, další státy a mezinárodní organizace s CERNem spolupracují jako pozorovatelé či
nečlenské země. V CERNu pracuje přes 2 500 stálých zaměstnanců a 500 dalších stipendistů. Kromě
zásadních objevů v částicové fyzice si CERN může připsat úspěchy i v mnoha dalších oblastech. Při
svém působení v CERNu například Tim Berners Lee definoval a vytvořil World Wide Web.
Foto popis| Filip Široký se v současnosti zabývá startupem, který na základě umělé inteligence
odhadne životnost průmyslových strojů