ИИ на страже экологии: студенты из России и Беларуси предложили новые решения экологических проблем
В НИУ ВШЭ – Нижний Новгород прошёл международный онлайн-хакатон, посвящённый решению экологических проблем. С помощью искусственного интеллекта и компьютерного зрения студенты разрабатывали инновационные решения для сегментации изображений, предиктивного моделирования (прогнозирование будущего на основе данных из прошлого) выбросов и создания чат-ботов для заповедников и национальных парков.
Международный онлайн-хакатон «Решение экологических проблем с помощью искусственного интеллекта» был организован НИУ ВШЭ – Нижний Новгород совместно с Нижегородским государственным университетом имени Н.И. Лобачевского в рамках проекта «От образования к профессии».
Хакатон проводился при поддержке Законодательного собрания Нижегородской области, Министерства информационных технологий и связи Нижегородской области, Министерства образования и науки Нижегородской области, Министерства молодежной политики Нижегородской области, АНО «Горький Тех», ИТ–кампуса «Неймарк», Института леса им. В.Н. Сукачева ФИЦ «Красноярский научный центр СО РАН», ФГБУ Государственный заповедник «Керженский».
В состязании приняли участие около 100 студентов в составе 12 команд из России (Нижний Новгород и область, Якутск, Астрахань, Владивосток, Вятка, Чита, Кузбасс, Чебоксары, Тюмень, Иннополис) и Белоруссии.
Победителями хатактона стали команды:
- НИУ ВШЭ – Нижний Новгород;
- Астраханского государственного университета имени В.Н. Татищева;
- Северного (Арктического) федерального университета имени М.В. Ломоносова.
Решения, которые студенты предложили в ходе хакатона, были направлены на повышение эффективности использования беспилотных летательных аппаратов и технологий искусственного интеллекта в решении ряда экологических проблем, обозначенных в формате трёх кейсов.
Кейс о предиктивном моделировании рассеивания промышленных выбросов вредных веществ в городской среде участникам хакатона представил Алексей Кычкин, научный сотрудник Научно-учебной лаборатории междисциплинарный эмпирических исследований НИУ ВШЭ – Пермь.
Василий Якимов, декан факультета экологии и землепользования Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского, представил кейс «Сегментация изображения, полученного путем аэрофотосъемки на фрагменты, соответствующие кронам деревьев».
В кейсе от Керженского заповедника «Сохранить права природы, одновременно учитывая потребности людей» студенты должны были создать сеть чат-ботов о природном познавательном туризме, заповедных территориях и национальных парках для разных возрастных групп и мессенджеров.
Основная проблема кейса – отсутствие единой актуальной базы всех заповедников, которая была бы гибкой и могла бы обновляться в реальном времени, интегрироваться с различными платформами и поддерживать разнообразные форматы данных: текстовую информацию, изображения, видео, карты и другие.
Михаил Кошелев, студент 4 курса программы «Прикладная математика и информатика» НИУ ВШЭ – Нижний Новгород:
Современные чат-боты имеют два варианта реализации: 1) LLM – генерировать ответ исходя из промпта (запроса) пользователя; 2) выделить основные классы вопросов, самим написать на них ответы, и классифицировать промпты пользователя, выдавая ответ из базы знаний. Мы выбрали вариант номер 2, так как он исключает галлюцинации ИИ, а также требует куда меньше вычислительных мощностей.
Мы собрали датасет, и тестировали разные методы машинного обучения и глубинного обучения, также мы придумали инструменты для уменьшения неопределённости и дистиллировали модель в её меньший аналог для ускорения работы.
В целом это интересный опыт. В ходе защиты мы уверенно отвечали на технические вопросы жюри и заняли первое место.
Вторая команда-победитель хакатона также работала над кейсом Керженского заповедника.
Ирина Веселкова, студентка магистратуры Астраханского государственного университета имени В.Н. Татищева
Участие в решении задания хакатона показало, как важен практический опыт. Простой, на первый взгляд, чат-бот, оказалось, имеет очень много подводных камней, а его написание — это отдельная ветвь программирования.
Блестяще справиться нам помогла правильно организованная командная работа: часть команды отвечала за пользовательский интерфейс, часть — за сервер. Капитан команды отвечал за общую работу чат-бота и собирал все воедино.
В ходе защиты было интересно послушать мнение экспертов и предлагаемые решения от других участников и узнать о различных подходах к решению аналогичных задач.
В дальнейшем мы планируем доработать чат-бот — наполнить базу заповедников, а также усовершенствовать пользовательский интерфейс: добавить возможности загрузки фотографий и организации событий.
Татьяна Городничева, заместитель директора ФГБУ «Государственный заповедник «Керженский», отметила, что по предложенному ими кейсу было представлено довольно много проектов, и практически все решения они готовы взять в работу в заповеднике и национальном парке.
Валерий Черепенников, директор АНО «НЕЙМАРК», председатель жюри, отметил, что основными технологиями, использованными в решениях экологических вопросов в ходе хакатона, стали искусственный интеллект и компьютерное зрение.
Валерий Черепенников
Четверть века назад нижегородские ИТ-специалисты фактически научили компьютеры и смартфоны “видеть”, создав библиотеку OpenCV. Сегодня ей пользуются мировые технологические гиганты, ведущие музеи, университеты и центробанки планеты. Истоки этой технологии можно найти еще в работах Юрия Неймарка, имя которого носит наш ИТ-кампус.
Мы также продолжаем развивать направления компьютерного зрения и искусственного интеллекта, в том числе для использования в новых поколениях российских беспилотников. Мы рады, что для хакатона эти технологии стали центральными, а участники продемонстрировали их понимание и интерес к ним. С такой подрастающей сменой за высокотехнологичное будущее России можно не беспокоиться!