Центр компетенций НТИ по направлению «Технологии машинного обучения и когнитивные технологии»

Центр компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению «Технологии машинного обучения и когнитивные технологии» на базе Университета ИТМО.

Национальный центр когнитивных разработок (НЦКР) был организован в 2018 году в рамках реализации проекта «Национальная технологическая инициатива» (НТИ). Центр формирует отечественную экосистему разработки и внедрения когнитивных технологий и машинного обучения. Он ориентирован на создание систем усиленного интеллекта, способных помогать человеку принимать решения в сложных ситуациях, при этом самообучаясь и развиваясь вместе с ним.

Когнитивные технологии универсальны: они применимы абсолютно на всех рынках НТИ, т.к являются драйвером развития современной информатики. Они предназначены для решения интеллектуальных и творческих задач, имеющих прикладное значение в различных областях науки, промышленности, бизнеса и социальной сферы.

Цели и задачи

Целью НЦКР на период до 2022 г. является приобретение устойчивого лидерства на рынках отраслевых систем и технологий интеллектуальной поддержки принятия решений. Это обеспечивается за счёт создания уникальной экосистемы поддержки жизненного цикла перспективных продуктов и услуг на основе машинного обучения и когнитивных технологий, а также связанных с ними технологий больших данных, компьютерного моделирования и виртуальной реальности.

Задачами НЦКР являются:

Генерация знаний в перспективных направлениях развития машинного обучения и когнитивных технологий;
Выполнение НИОКТР, обеспечивающих создание интеллектуальных систем и решений в различных отраслях отечественной промышленности, бизнеса, социальной сферы, а также обороны и безопасности;
Формирование и развитие экосистемы инноватики и предпринимательства в области цифровых систем с элементами машинного обучения и когнитивных технологий;
Обеспечение непрерывной подготовки высококвалифицированных кадров в области разработки и использования машинного обучения и когнитивных технологий;
Формирование отечественной нормативно-методической базы в области машинного обучения и когнитивных технологий.

Видение НЦКР на горизонте 2022 г. определяет его как национального оператора комплексных проектов в части цифровой трансформации различных отраслей бизнеса, государственного управления и социальной сферы на основе системного применения интеллектуальных технологий.

Результаты деятельности

Преодоление технологических барьеров

НЦКР сформировал экосистему собственных цифровых платформ, разработанных в 2019-2020 г. в части реализации ключевых элементов систем усиленного интеллекта:

управления большими данными https://actcognitive.org/platformy/datamall-platforma-podderzhki-zhiznennogo-tsikla-intellektualnykh...,
формирования и оптимизации моделей https://actcognitive.org/platformy/platforma-avtomatizatsii-postroeniya-modeley-tekhnologicheskikh-i...,
генеративного машинного обучения https://actcognitive.org/platformy/freymvork-generativnogo-avtomaticheskogo-mashinnogo-obucheniya-fe...,
когнитивного взаимодействия с пользователем https://actcognitive.org/platformy/platforma-ekosistemy-tsifrovoy-lichnosti.

На их основе формируется основное средство производства — облачная среда генеративного моделирования и дизайна цифровых объектов в системах реального мира. Она позволяет с помощью методов искусственного интеллекта синтезировать весь процесс создания новых цифровых объектов (математических и информационных моделей, спецификаций и архитектур ПО, интеллектуальных элементов и пр.), облегчает и ускоряет решение творческих задач различных предметных областей.

Значимые результаты научно-исследовательской деятельности

НКЦР разработал уникальную информационную технологию мирового уровня, а также реализующую ее линейку программных продуктов для создания и эксплуатации персональных цифровых ассистентов (аватаров) различного назначения, способных развиваться и обучаться в сообществе своих пользователей. Отличительные особенности этой технологии состоят в (а) индивидуальном ценностно-ориентированном подходе к управлению логикой аватара и (б) реализацией процесса обучения через механизм социальной рефлексии, что позволяет достичь ускорения на два порядка по сравнению с существующими технологиями обучения ассистентов. Технология внедрена в Университете ИТМО ( https://trends.rbc.ru/trends/education/5f47f0069a79471b96c8f2ed); ведутся работы по ее адаптации к задачам HR, финансовых услуг, маркетинга и развлечений.

Достижения в реализации ключевых проектов

В рамках ключевых проектов "Платформа поддержки жизненного цикла интеллектуальных объектов на основе промышленных больших данных" и "Платформа автоматизации построения моделей технологических и бизнес-процессов на основе сетевых структур и данных измерений" разработаны информационные технологии и реализующие их программные системы, позволяющие быстро прототипировать и эффективно разрабатывать цифровые интеллектуальные объекты (системы управления, поддержки принятия решений, аналитические системы и пр.) распределенными командами разработчиков на основе разнородных источников больших данных. На их основе реализованы интеллектуальные сервисы в области добычи нефти и газа, финансовых технологий, лесного хозяйства, телекоммуникаций, транспорта и логистики.
В НЦКР создан ряд отраслевых решений для развития технологий умного города: к ним относится платформа "Умный город — экспертиза лояльности" ( https://actcognitive.org/platformy/platforma-umnyy-gorod-ekspertiza-loyalnosti), обеспечивающая анализ и прогнозирование неочевидных явлений и процессов городской среды на основе агрегации различных источников данных, а также YourMaps – интерактивный веб-сервис, предназначенный для упрощения извлечения, обработки и агрегации геоданных из карт и популярных геоинформационных систем, ряд сервисов ориентированных на медицинские учреждения и пр.
В рамках противодействия последствиям пандемии COVID-19 в НЦКР был разработан комплекс решений, направленных на моделирование и оптимизацию процессов управления крупными многопрофильными клиниками, включая системы поддержки принятия решений ведения клинических пациентов, управления коечным фондом и использованием высокотехнологичного медицинского оборудования. Результаты работ апробированы в НМИЦ им. В.А. Алмазова.

Создание важных объектов инфраструктуры

Создана инфраструктура публичного доступа к свободно распространяемому программному обеспечению, разработанному НЦКР, постоянно развивается и совершенствуется распределенная инфраструктура хранения и обработки данных, обеспечивающей деятельность Консорциума НЦКР, с возможностью удаленного доступа к ней.

Создание и лицензирование РИДов

В ходе выполнения работ в интересах индустриальных партнеров НЦКР, создано и зарегистрировано 33 РИД, опубликовано более 400 научных публикаций, индексируемых в базах Web of Science/Scopus. Выполнено более 50 внебюджетных проектов по заказу организаций реального сектора экономики. В 2018-2020 гг. было продано 48 лицензий на РИДы Центра.

Консорциум

Деятельность НЦКР обеспечивается консорциумом, объединяющим научные центры, крупные университеты и ведущие коммерческие организации. Благодаря объединению усилий участников консорциума организовываются и проводятся научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы. На их основе реализуются образовательные программы подготовки научных, инженерных и предпринимательских кадров, трансфер разработанных технологий, развитие механизмов сертификации и оценки качества решений на базе искусственного интеллекта. Также создаются среды для выполнения исследований и разработок, т.е. их необходимое инфраструктурное обеспечение.

На данный момент в консорциум входят 22 организации.

Партнеры из индустрии:

ПАО «Сбербанк России»
ПАО «МТС»
ООО «Сименс»
ООО «Центр речевых технологий»
ООО «Мэйл.Ру»
АО «Диаконт»
ООО «Газпромнефть Научно-технический Центр»
ООО «Открытый код»
АО «ЭР-Телеком Холдинг»
ООО «Рокет Груп»

Научные и образовательные организации:

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр имени В.А. Алмазова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
ФГУ «Институт прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук»
ФГБУН «Институт системного программирования им. В.В. Иванникова Российской академии наук»
ФГАОУВО «Дальневосточный федеральный университет»
ФГАОУ ВО «Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого»
ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»
ФГАОУ ВО «Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

Головная организация в консорциуме — Университет ИТМО.

Проекты

В НЦКР реализуются следующие ключевые проекты:

Платформа поддержки жизненного цикла интеллектуальных объектов на основе промышленных больших данных

Платформенная технология и программные инструменты для обеспечения жизненного цикла создаваемых интеллектуальных объектов реального мира на основе когнитивного ИИ с использованием больших данных из разнородных источников, в том числе, в целях повышения качества (data augmentation, GAN), акселерации обучения (meta-learning, transfer learning) и выполнения, снижения требований по данным (distant supervision, MAML). Платформенная технология обеспечивает поддержку полного жизненного цикла отраслевых СППР, использующих априорные знания предметной области в форме различных причинно-следственных и метафорических моделей, а также моделей на данных.
Платформа экосистемы цифровой личности

Информационная технология создания и поддержки жизненного цикла бытовых и профессиональных цифровых личностей (аватаров), обеспечивающая их применение для прикладных задач поддержки принятия решений при управлении отраслевыми антропотехническими системами. Цифровая личность (аватар) является программным агентом, способным обучаться на больших массивах данных и исполнять бытовые и профессиональные роли путем имитации социально-демографических, поведенческих, эмоциональных и когнитивных качеств человека.
Платформа автоматизации построения моделей технологических и бизнес-процессов на основе сетевых структур и данных измерений

Информационная технология и реализующая ее программная платформа, позволяющая формировать, настраивать и использовать математические модели на основе данных для цифровых двойников различных организаций промышленности, бизнеса и социальной сферы. Обеспечивает интеллектуальный менеджмент и планирование работы организаций и производств, оптимизацию внутренних процессов за счет использования цифровых моделей, контроля ручных операций, оцифровки документации и виртуальных испытаний изделий.
Платформа создания и управления цифровыми сервисами умного города

Информационная технология и реализующая ее программная платформа управления средой прикладных сервисов умного города. Основана на индивидо-ориентированном подходе к планированию состава, проектированию и применению сервисов умного города для создания комфортной информационной и физической среды для жизни горожан. Использует априорные знания в форме, самообучающейся в реальном времени цифровой модели города.
Платформа когнитивной интерпретации визуальных данных в AR/VR

Информационная технология и реализующая ее программная платформа предназначены для разработки и поддержки интеллектуальных процедур компьютерного зрения, позволяющих анализировать фото- и видеоматериалы, имитируя когнитивные способности человека в части пространственного позиционирования и интерпретации объектов реального мира, а также создавать реалистичные поведенческие программы виртуальных персонажей. Она позволяет реализовать широкий набор технологий бессенсорного управления визуальными сценами и дает возможность к созданию новых классов приложений AR/VR.

В НЦКР также реализуются проекты по направлениям «Интеллектуальная биометрия нового поколения», «Масштабируемые технологии разговорного интеллекта», «Интеллектуальные технологии транспорта будущего», «Квантовые когнитивные технологии», «Интеллектуальные телекоммуникационные технологии», «Интеллектуальные технологии добычи и переработки энергоресурсов».

Образовательная деятельность

Образовательная деятельность НЦКР включает программы магистратуры и аспирантуры, а также краткосрочные программы повышения квалификации и сертификации специалистов, направленные на подготовку специалистов, способных разрабатывать и внедрять, а также эффективно использовать интеллектуальные решения на основе машинного обучения и когнитивных технологий в различных отраслях, с учетом потребностей и сложностей индустриальных партнеров и рынков НТИ.

Программы магистерской подготовки, связанные с компетенциями НЦКР, включают в себя:

Большие данные и машинное обучение;
Программирование и искусственный интеллект;
Финансовые технологи больших данных;
Цифровые геотехнологии;
Технологии разработки компьютерных игр;
Цифровые технологии умного города;
Урбанистика.

НЦКР предлагает программы дополнительного профессионального образования, нацеленные на развитие у специалистов навыков в разработке и применении решений, созданных на базе искусственного интеллекта, машинного обучения и когнитивных технологий, в том числе:

Большие данные и машинное обучение для службы квалифицированного заказчика;
Цифровой объект как результат интеллектуальной деятельности: от идеи до внедрения;
Цифровая урбанистика.