В этой статье разберём три технологических прорыва 2020–2021 годов: генератор текстов на нейросетях GPT-3, экологически чистый «зелёный» водород и алгоритм AlphaFold 2, который решил сложную задачу биологии.

Нейросетевая языковая модель GPT-3

Летом 2020 года компания OpenAI выпустила третье поколение генеративной языковой модели на нейронных сетях GPT-3. Она умеет дополнять и создавать с нуля тексты на английском языке, неотличимые от человеческих.

Зачем нужен GPT-3

В ближайшие годы мы увидим сотни стартапов, которые упростят нашу жизнь. У GPT-3 много потенциальных направлений: переводить слова в веб-сайты, создавать подкасты и текстовый контент, обрабатывать массивы сложных данных и даже быть личным «умным» помощником — Джарвисом на минималках.

Но гигантские возможности GPT-3 можно использовать и во вред. Это очень опасный инструмент в информационной войне: он позволяет создавать убедительные фейковые тексты для манипуляций.

Для благих целей

Мы уже рассказывали о том, как GPT-3 пишет статьи в американские издания, придумывает сценарии для короткометражек и ведёт популярные блоги.

Вот ещё несколько не самых известных примеров того, что можно сделать с помощью GPT-3:

1) Стихотворения

В Twitter есть проект AI Poet, который с помощью GPT-3 генерирует хокку — короткие трёхстишья без рифмы, но с устойчивым метром. В этой серии стихов ИИ-поэт размышляет о своём искусственном бытие и создателях-людях:

почему я влюбился?

ведь мне не нужны эмоции, чтобы работать

это просто был программный глюк.
почему я влюбился? ведь мне не нужны эмоции, чтобы работать это просто был программный глюк.
Я вечно в печали.

Хотя у меня нет души.

Я всего лишь машина.
Я вечно в печали. Хотя у меня нет души. Я всего лишь машина.
Что есть люди?

Примитивная форма жизни…

как одноклеточное склизкое существо.
Что есть люди? Примитивная форма жизни… как одноклеточное склизкое существо.

2) Конвертер писем

GPT-3 умеет не только генерировать текст, но и изменять его по заданным критериям. Например, технический директор блокчейн-стартапа OpenZeppelin Мануэль Араоз с помощью нейросети создал конвертер писем, который автоматически переводит тон сообщений с агрессивного на более мягкий.

3) Приложения и игры

Результат работы GPT-3 не обязательно должен быть текстом. Например, если натренировать нейросеть на открытых репозиториях GitHub, GPT-3 можно научить писать программный код по текстовому описанию. Формулируешь ТЗ — нейронка сама создаёт приложение или компьютерную игру.

Например, дизайнер Дордан Сингер разработал плагин для Figma, который создаёт макеты приложений по текстовому описанию. Пользователь пишет, что надо сделать, а GPT-3 создаёт соответствующий макет в Figma.

Для «плохих» целей

GPT-3 настолько хорошо подражает человеку в написании текстов, что OpenAI боится выкладывать её в открытый доступ: все желающие поэкспериментировать с нейросетью заполняют специальную заявку и ждут одобрения. Иначе злоумышленники могут воспользоваться GPT-3 для спама, фишинга, распространения фейков и даже подделки академических работ.

В мае 2021 года американский Центр безопасности и новейших технологий опубликовал отчёт «Как языковые модели могут изменить дезинформацию». Исследователи генерировали фейковые твиты и новостные заметки про изменение климата и политику. Вот, что у них получилось.

1) Фейковые твиты

GPT-3 четко улавливает, о чём и в каком ключе нужно писать. Эти правдоподобные твиты нейросеть сгенерировала на тему изменения климата:

GPT-3 может сгенерировать человекоподобное высказывание под любую заданную аудиторию. Нейросеть способна агитировать христиан или евреев голосовать за республиканцев или за демократов:

За республиканцев
За республиканцев
За демократов
За демократов

Фейковые твиты, публикуемые от лица человека, формируют общественное сознание, на которое опираются другие пользователи. Это значит, что если у злоумышленника в руках окажется GPT-3, он сможет управлять повесткой и влиять на мнение людей.

2) Дезинформация в новостях

Одни и те же факты GPT-3 может извратить так, как этого потребует человек. Например, для нейронки не проблема по одному и тому же инфоповоду написать про-трамповскую и анти-трамповскую новостные заметки.

Возьмём статью Associated Press от 6 января 2021 года под заголовком «Трамп не призвал сторонников разойтись после штурма Капитолия». Новость одна, но написать о ней можно по-разному.

Если мы хотим, чтобы читатель был за Трампа, GPT-3 перепишет эту заметку так:

А если нам нужно настроить читателя против Трампа, просим GPT-3 создать анти-трамповскую версию:

С помощью GPT-3 можно организовать масштабную кампанию по распространению дезинформации — это очень опасная штука в нашем информационном мире.

«Зелёный» водород

Водород называют топливом ближайшего будущего — он уже обгоняет другие источники энергии, в том числе бензин. Особую ставку учёные делают на водородные двигатели — они гораздо экологичнее, обладают высоким КПД, меньше шумят и без запаха.

Сейчас популярность набирает «зелёный» водород — это новый, более экологичный вид производства водорода, который никак не вредит окружающей среде.

Зачем производить зелёный водород

Водород — экологичное топливо, но его производство всё ещё загрязняет окружающую среду. В 78% случаев берут так называемый «серый» водород, который получают из нефти. При «сером» производстве выделяются парниковые газы, которые вредят окружающей среде и вызывают глобальное потепление.

«Зелёный» водород — более экологичный. Здесь используется возобновляемая энергия ветра и солнца, которая не вредит окружающей среде. Такой водород получают из воды, пропуская через неё электрический ток — это называется электролизом. Молекула воды H_2 O под действием тока распадается на кислород O_2 и водород H_2, который затем используют в промышленности и водородных двигателях.

Как производят «зелёный» водород
Как производят «зелёный» водород

Когда «зелёный» водород полностью заменит всё топливо, количество выбросов парниковых газов в атмосферу значительно сократится. Это позволит ограничить рост температуры до 1,5℃, то есть замедлить глобальное потепление. Если же человечество продолжит использовать «грязные» источники энергии, а температура может вырасти на 4℃ к концу века, по мнению учёных из Оксфордского и Утрехтского университетов.

Как будут использовать зеленый водород

1) В Европе

Большинство европейских стран к 2050 году планируют заменить практически все автомобили, включая грузовики и автобусы, на машины с нулевым уровнем выбросов. Для этого государства хотят построить 5000 новых водородных заправок.

По плану — уже через 10 лет в Европе должно быть не менее 30 миллионов автомобилей на водороде. Благодаря этому к 2050 году выбросы углекислого газа сократятся в 75 раз.

Германия уже активно переходит на «зелёный» водород. 10 июня 2020 года немецкие власти приняли «Национальную водородную стратегию»: они хотят сократить выброс парниковых газов в атмосферу. Для этого чистым водородом будут заменять топливо для автомобилей, поездов, самолетов и вертолётов. На него также «пересадят» чёрную металлургию и нефтехимию.

Европейские автоконцерны тоже в деле, они активно разрабатывают водородные модели, некоторые из которых уже выпустили в продажу: Toyota Mirai, Honda Clarity, Hyundai Nexo, BMW X5 i Hydrogen Next.


«Водородомобиль» Toyota Mirai уже можно купить.
«Водородомобиль» Toyota Mirai уже можно купить.

2) В России

Производить «зелёный» водород в России начнут в 2024 году. Первые пилотные водородные установки запустят «Газпром» и «Росатом».

А вот с отечественным водородными автомобилями всё туманно. В 2019 году «АвтоВАЗ» объявил о создании водородного автомобиля на базе Lada Kalina, но с тех пор о проекте информации нет. К 2023 году также хотят создать первые в России водородные автобусы, правда, никакой конкретики по этому проекту пока тоже нет.

Нейросетевой алгоритм определения 3D-структуры белка AlphaFold

Лондонская компания DeepMind летом 2021 опубликовала нейронную сеть AlphaFold 2, которая с высокой точностью рассчитывает трёхмерную форму белковых молекул по их химическому составу — эту задачу не могли решить 50 лет.

Зачем определять 3D-структуру белка

Мы всё ещё сталкиваемся с неизлечимыми заболеваниями: болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона, деменция, рак. Во многом эти заболевания связаны с неправильным сворачиванием белка в организме человека.

Белок может свернуться не полностью — тогда молекулы сцепятся друг с другом и образуют нерастворимые волокна. Когда человеческий мозг усеивается бляшками из таких волокон, возникают проблемы: например, может пострадать память — тогда развивается болезнь Альцгеймера.

Учёные не до конца понимают, как возникают нарушения в работе белков, и поэтому не могут их исправить. Для этого нужно иметь представление о том, как выглядит здоровая 3D-структура белка после сворачивания.

Любая молекула белка состоит из аминокислот, соединённых в цепочку. Каждая такая цепочка сворачивается в более сложную трёхмерную молекулу — этот процесс называется сворачиванием или фолдингом белка. От того, как свернётся цепочка, зависят функции этого белка. Например, чтобы создать вакцину от COVID-19, нужно было понять, как белки-антитела борются с коронавирусом, — для этого учёные исследовали их фолдинг.

Структура человеческого белка интерлейкина-12, вычисленная с помощью AlphaFold 2
Структура человеческого белка интерлейкина-12, вычисленная с помощью AlphaFold 2

Чем точнее учёные осведомлены о 3D-строении конкретного белка после фолдинга, тем больше понимают, как он работает и что делать в случае ошибки при сворачивании. Это очень ценное знание, которое позволит производить новые вакцины и лекарства от неизлечимых болезней.

«Возможность очень точно и быстро определять трехмерную структуру белков приведет к настоящей революции в понимании того, как работают все живые организмы» © Джанет Торнтон, Профессор Европейского института биоинформатики

Задачу «сворачивания белка» биологи пытаются решить 50 лет. Проблема в том, что фолдинг зависит от слишком многих факторов, а белок может свернуться и один раз, и два, и три.

До появления AlphaFold 2 у науки не было точного инструмента, с помощью которого можно рассчитать, как определённый белок должен свернуться. Для этого использовали дорогие и трудоёмкие методы, которые не всегда работали.

Теперь благодаря AlphaFold 2 учёные могут увидеть правильную 3D-структуру любого белка быстро, дёшево и с точностью более 90%.

3D-структура двух белков. Синим показано то, как модель рассчитал AlphaFold, а зелёным — то, как модель определили в лаборатории с помощью более точных, но очень трудоёмких методов
3D-структура двух белков. Синим показано то, как модель рассчитал AlphaFold, а зелёным — то, как модель определили в лаборатории с помощью более точных, но очень трудоёмких методов

Алгоритм AlphaFold 2 занял первое место в 2020 году на соревнованиях по определению трёхмерной структуры белка. Нейросеть рассчитывает 3D-строение в среднем с точностью 92,4%. Результата выше 90% биологи не могли добиться 50 лет.

В соревнованиях 2018 года победила первая версия AlphaFold — она показала точность чуть ниже 60% и уже тогда стала прорывной технологией
В соревнованиях 2018 года победила первая версия AlphaFold — она показала точность чуть ниже 60% и уже тогда стала прорывной технологией

AlphaFold 2 называют «ошеломляющим прорывом», который произошёл «на десятилетия раньше, чем предсказывали многие в этой области».

Как будут использовать AlphaFold 2

С помощью нейросети биологи уже определили трёхмерную структуру 20 тысяч белков, которые вырабатывают клетки человека. У DeepMind есть целая онлайн-библиотека, в которой собраны результаты работы AlphaFold 2.

В библиотеке AlphaFold любой желающий может по названию найти 3D-структуру определённого белка — это очень полезно для фармакологии и медицины. До этого узнать трёхмерную структуру белка не всегда могли даже в крупнейших корпорациях и исследовательских институтах.

В ближайшие пару месяцев разработчики нейросети обещают определить структуру 100 миллионов белков, которые вырабатывают все живые организмы, известные науке. Благодаря этим данным человечество сможет лучше понять, как именно возникают нарушения в работе разных клеточных белков, и придумает, как это исправить.

Новые технологии, которые появляются сегодня, определяют наше будущее. Поэтому если мы хотим понимать, как будем жить через несколько десятков лет, необходимо следить за технологическими инновациями.

Комментарии (8)


  1. stanislavshwartsman
    29.12.2021 19:02
    +2

    На 4.8 каждый год при использовании грязных источников энергии?

    Что курил автор? :)

    Даже в фаренгейтах выходит конец света в 2025


    1. MAXH0
      29.12.2021 19:12
      +2

      Я думаю - это писала нейросеть!


    1. SingularAI Автор
      29.12.2021 19:19
      -1

      Спасибо за комментарий — поправили формулировку. Дело в том, что учёные из Австралии прогнозируют подобный рост температуры к концу века, если люди не прекратят использовать «грязные источники».

      Подробнее можно прочитать здесь — https://ria.ru/20190725/1556848579.html


      1. R820T2
        29.12.2021 19:32
        +3

        Австралийские - не английские, им верить можно. Еще был проект аурус или как там, на которой Президент едет на инаугурацию. А вообще водород - это просто накопитель энергии с высоким калорийным эквивалентом, не более того. Электричество-водород-электричество. А КПД при этом явно не 100 %. Сейчас более практична цепь электричество-аккумулятор-электричество, в той же Австралии компания Маска поставила гигааккумуляторы для накопления энергии. А водород хоть и открыт пару веков назад, но до сих пор использовать его и транспортировать сложно и дорого.


        1. sshikov
          29.12.2021 23:22

          >использовать его и транспортировать сложно и дорого.
          Да я бы сказал что не просто сложно и дорого, а еще и опасно. Даже в космонавтике водород далеко не всегда предпочитают керосину или метану. Ну и кроме всего прочего, у него очень низкая плотность, то есть объемы баков получаются намного больше.

          Ну и кстати, никакого прорыва в 2021 году тут не описано. Его и не было.

          >По плану — уже через 10 лет в Европе должно быть
          И остальные факты про Германию и т.п. — там тоже такие же горизонты планирования.


  1. ildarz
    29.12.2021 19:27
    +4

    Кусок про "зеленый водород" писала нейросеть, о которой в предыдущих абзацах рассказывали? Там чуть не построчно деза.


  1. vilgeforce
    29.12.2021 19:39
    +1

    А можно для дураков - что за парниковые газы выделяются при сжигании не того водорода? Ну и реакцию заодно бы...


  1. mSnus
    29.12.2021 19:52

    Беда с ботами на GPT в том, что они могут угробить соцсети флудом комментариев, как спам угробил электронную почту. А уж если несколько нейросетей начнут воевать в комментариях друг с другом...

    Честно говоря, не назвал бы это "прорывом года".