O revizuire cuprinzătoare a blockchain-ului în Inteligența Artificială

Inteligența Artificială (IA) și blockchain-ul au apărut ca două dintre cele mai revoluționare inovații tehnice din ultimul timp.

• Inteligența Artificială (IA): Permite mașinilor și calculatoarelor să emuleze procesele de gândire și decizie umană.
• Blockchain: Un registru distribuit și imutabil care stochează date și informații într-un mod descentralizat și de încredere.

În ultimii ani, oamenii de știință au explorat potențialele aplicații ale acestor tehnologii în diverse sectoare. În acest articol, vom oferi o scurtă prezentare a modului în care blockchain-ul poate fi integrat cu IA, un concept care ar putea fi numit “inteligență artificială descentralizată”. Să începem.

Inteligența Artificială Descentralizată: O Introducere în Blockchain în IA

În ultimul deceniu sau mai mult, blockchain-ul a fost una dintre cele mai hype inovații, și a început să câștige impuls atunci când a găsit aplicații în alte domenii. De la apariția sa în 2008, a continuat să apară ca o tehnologie disruptivă care avea potențialul de a revoluționa modul în care stocăm sau schimbăm date sau informații, și de a revoluționa modul în care urmărim și automatizăm tranzacții.

Unul dintre cele mai discutate puncte ale blockchain-ului este că fiecare tranzacție de blockchain este semnată criptografic, și nodurile de minare care dețin o copie a întregului registru de blocuri de tranzacții verifică fiecare tranzacție, ceea ce duce la crearea unor înregistrări sincronizate, securizate și partajate cu timestamp care sunt imposibil de alterat. În consecință, blockchain-ul poate fi o opțiune eficientă pentru a elimina necesitatea unei autorități centrale pentru a verifica și guverna tranzacțiile și interacțiunile dintre utilizatori pe rețea.

În continuare, industria tehnologică a produs și generat o cantitate imensă de date datorită inovațiilor tehnice precum dispozitivele IoT, smartphone-urile, rețelele sociale și aplicațiile web, care au contribuit semnificativ la apariția IA, deoarece sistemele de IA folosesc adesea o cantitate mare de date pentru a funcționa eficient și eficace, utilizând practici de învățare profundă și de mașină pentru a efectua diverse analize.

Chiar și astăzi, o parte semnificativă a tehnicilor de învățare profundă și de mașină pentru modelele de IA se bazează pe un model centralizat care antrenează un grup de servere care rulează sau antrenează un model specific împotriva datelor de antrenare, și apoi verifică învățarea utilizând un set de date de validare sau antrenare. Cerința ridicată pentru a antrena eficient un model de IA este motivul pentru care marile organizații tehnice și echipele de dezvoltare adesea stochează o cantitate mare de date pentru a-și antrena modelele pentru cele mai bune rezultate și performanțe.

Majoritatea modelelor de IA și practicilor de astăzi sunt centralizate, și deși centralizarea a adus mult succes în industria IA, există un mare dezavantaj legat de stocarea centralizată a datelor pentru modelele de IA. Când toate datele sunt stocate într-un mod centralizat, posibilitatea de alterare a datelor sau corupere a datelor crește, deoarece stocarea centralizată a datelor este întotdeauna supusă atacurilor de malware și cibernetice. Mai mult, atunci când se lucrează cu o cantitate mare de date, este o sarcină dificilă de a verifica autenticitatea și proveniența surselor de date, ceea ce poate duce la antrenarea greșită a modelului, ceea ce poate duce la rezultate nedorite, inexacte și chiar periculoase.

Provocările legate de stocarea datelor pentru modelele de IA sunt motivul principal pentru utilizarea blockchain-ului în IA și dezvoltarea inteligenței artificiale descentralizate. Scopul principal al inteligenței artificiale descentralizate este de a permite un proces de luare a deciziilor și analize utilizând date semnate digital, securizate și partajate care au fost stocate și tranzacționate pe rețeaua blockchain într-un mod descentralizat și distribuit, fără a utiliza resurse externe de la terți.

Modelele de IA au reputația de a lucra cu o cantitate mare de date, și oamenii de știință au prevăzut deja că blockchain-ul va fi viitorul stocării datelor. Mai mult, blockchain-ul are contracte inteligente care permit utilizatorilor să programeze rețeaua blockchain pentru a guverna tranzacțiile între participanții implicați în generarea sau accesarea datelor, sau luarea deciziilor. Aplicațiile și mașinile autonome bazate pe contracte inteligente blockchain pot învăța și se adapta la schimbări pe măsură ce timpul trece, și pot lua decizii precise și de încredere, rezultate verificate și validate de nodurile de minare ale rețelei blockchain.

Cum Poate Blockchain-ul să Transforme Inteligența Artificială?

Mai multe lipsuri ale industriei de inteligență artificială și blockchain pot fi adresate eficient prin combinarea celor două sisteme tehnice. Blockchain-ul acționează ca un registru distribuit care stochează și transmite date într-un mod semnat criptografic, care este convenit și verificat de nodurile de minare ale rețelei. Rețelele blockchain stochează date cu o reziliență și integritate ridicată, ceea ce face imposibilă alterarea datelor, ceea ce este motivul principal pentru care rezultatele algoritmilor de învățare a mașinii care iau decizii utilizând contracte inteligente blockchain nu pot fi contestate și pot fi de încredere. Utilizarea rețelelor blockchain cu tehnologii de IA poate ajuta la crearea unor sisteme descentralizate, imutabile și securizate pentru date sensibile care pot fi colectate, procesate și utilizate de aplicații alimentate de IA.

În continuare, unele dintre beneficiile principale ale integrării IA și blockchain sunt enumerate mai jos.

• Securitate Îmbunătățită a Datelor

Unul dintre motivele principale pentru care blockchain-ul este atât de popular este că oferă un mod sigur și securizat de stocare a informațiilor pe internet. Blockchain-ul oferă o alternativă pentru stocarea informațiilor sensibile și critice pe discuri, prin stocarea datelor semnate digital, care pot fi accesate doar utilizând chei private. Prin urmare, utilizarea blockchain-ului pentru stocarea datelor pentru algoritmi de IA poate permite modelelor de IA să lucreze cu date sensibile, ceea ce poate duce la informații mai precise și de încredere.

• Luarea Deciziilor Colectivă

Într-un ecosistem tehnic, aplicațiile și uneltele implicate trebuie să lucreze în coordonare pentru a atinge obiectivele cu eficiență maximă. Sistemele blockchain oferă soluții descentralizate și distribuite pentru algoritmii de luare a deciziilor, care pot înlocui necesitatea unei autorități centrale. Eliminarea autorității centrale va permite roboților să discute intern, să voteze pe orice problemă și să rezolve problema cu majoritatea până la un acord.

• Încredere Îmbunătățită în Deciziile Robotice

Blockchain-ul stochează datele într-un mod securizat care nu poate fi alterat, ceea ce asigură calitatea datelor pe tot parcursul procesului de antrenare. Ca rezultat, modelul va fi antrenat pe date precise, ceea ce va duce la creșterea preciziei modelului.

• Eficiență Îmbunătățită

Unul dintre motivele principale pentru care procesele de afaceri care implică mai mulți utilizatori, precum acționari multipli sau părți interesate, organizații guvernamentale și firme, sunt adesea ineficiente, este din cauza numeroaselor autorizări ale tranzacțiilor de afaceri. Utilizarea blockchain-ului și a contractelor inteligente poate permite agenții autonomi descentralizați care să valideze transferurile de date sau active între diferiți utilizatori în mod automat, eficient și rapid.

Taxonomia Blockchain-ului în IA

În această secțiune, vom discuta despre unele dintre conceptele cheie utilizate în aplicațiile tehnologiilor blockchain pentru aplicații de IA, care sunt menționate în figura de mai jos.

Aplikații de IA Descentralizate

Aplikațiile de IA actuale funcționează în general în mod autonom pentru a lua decizii informate utilizând diverse strategii de planificare, căutare, optimizare, învățare, recuperare și gestionare a cunoștințelor. Cu toate acestea, descentralizarea aplicațiilor de IA este o sarcină dificilă și provocatoare din mai multe motive.

• Calcul Autonomic

Unul dintre obiectivele principale ale aplicațiilor de IA este de a permite operațiuni parțial sau complet autonome, în care mai mulți agenți de inteligență sau programe de calculator mici percep și analizează mediul lor local, păstrează starea lor internă și execută acțiuni specificate în consecință.

• Optimizare

Una dintre caracteristicile principale ale aplicațiilor de IA este capacitatea lor de a lua decizii eficiente și precise, filtrând un set de soluții ideale dintre toate soluțiile posibile, și este posibil datorită optimizării algoritmilor și modelelor de IA. Tehnicile de optimizare vizează să găsească cea mai bună soluție la o problemă, funcționând într-un mediu constrâns sau neconstrâns, în funcție de obiectivele sistemului și aplicației. Optimizarea descentralizată va duce la o eficiență și o performanță îmbunătățite.

• Planificare

Aplikațiile de IA utilizează strategii de planificare atunci când colaborează cu alte aplicații și sisteme pentru a rezolva probleme complexe în medii noi sau provocatoare. Strategiile de planificare joacă un rol important în menținerea rezilienței și eficienței modelelor de IA. Utilizarea blockchain-ului pentru strategiile de planificare poate duce la dezvoltarea unor strategii mai imutabile și critice utilizate pentru sisteme și aplicații strategice.

• Descoperirea și Gestionarea Cunoștințelor

Aplikațiile de IA au reputația de a lucra cu o cantitate mare de date și de a depinde de sistemele centralizate de procesare a datelor. Cu ajutorul descentralizării, procesele de descoperire și gestionare a cunoștințelor vor putea furniza modele de cunoștințe personalizate care iau în considerare nevoile tuturor părților implicate.

• Învățare

La baza aplicațiilor de IA se află algoritmii de învățare care permit procesele de descoperire și automatizare a cunoștințelor. Există diverse tipuri de algoritmi de învățare, precum învățarea supravegheată, învățarea nesupravegheată, învățarea semi-supravegheată, învățarea prin întărire, învățarea ensemble, modelele de învățare profundă și multe altele, care rezolvă diverse probleme de învățare a mașinii. Utilizarea modelelor de învățare descentralizate poate duce la sisteme de învățare foarte autonome care susțin inteligența locală în diverse domenii ale sistemelor de IA.

Operațiuni de IA Descentralizate

Modelele de IA și algoritmii necesită adesea o cantitate mare de date pentru a antrena, testa și valida, pentru a lua decizii mai bune și mai versatile. Cu toate acestea, utilizarea soluțiilor de stocare centralizată a datelor, precum centrele de date, cloud-ul și cluster-ul, poate constitui un obstacol major în dezvoltarea unor aplicații de IA foarte securizate care să păstreze confidențialitatea utilizatorilor. Iată unele dintre principalele implementări blockchain care pot fi adoptate de diverse aplicații de IA.

• Stocare Descentralizată

Soluțiile de stocare centralizată a datelor sunt foarte vulnerabile din punct de vedere al securității și confidențialității, deoarece aceste soluții de stocare a datelor implică date personale și sensibile ale utilizatorilor, împreună cu locația, înregistrările medicale, activitățile și informațiile financiare. Blockchain-ul oferă soluții de stocare descentralizate și securizate criptografic, care pot fi accesate de utilizatori prin intermediul cheilor private. Utilizatorii pot utiliza și extrage datele lor în funcție de nevoile și cerințele lor.

Două dintre cele mai comune tehnici de stocare utilizate în soluțiile de stocare descentralizată a datelor sunt Sharding și Swarming. Sharding este procesul de creare a partițiilor logice ale bazelor de date, cunoscute sub numele de “Shards”, unde fiecare partiție este atribuită o cheie unică care poate fi utilizată pentru a accesa partiția. Pe de altă parte, Swarming este o metodă care utilizează “Swarms” pentru a permite accesul paralel la date din multiple noduri din rețea, reducând astfel latența în aplicațiile de IA și rezultând într-o performanță mai eficientă și mai lină. Partițiile sunt grupate împreună, formând o stocare colectivă care este susținută în rețea de un grup de noduri sub forma unor roiuri.

Utilizarea soluțiilor de stocare descentralizată poate duce la o fiabilitate și o scalabilitate mai mare a stocării, datorită distribuției geografice multiple oferite de soluțiile de stocare descentralizată. Unele dintre soluțiile de stocare descentralizată emergente includ Storj, Swarm, Sia, FileCoin, IPFS și multe altele.

• Gestionarea Datelor

Una dintre cerințele principale pentru dezvoltarea unei aplicații de IA este de a gestiona datele într-un mod care să permită colectarea unor seturi de date precise, relevante și complete de la surse de date de încredere. În mod convențional, aplicațiile și algoritmii de IA au utilizat metode de gestionare a datelor centralizate, precum segmentarea datelor, filtrarea datelor și stocarea datelor conștiente de conținut, care sunt executate pe toate nodurile din rețea. În comparație cu stocarea descentralizată a datelor oferită de rețelele blockchain, gestionarea centralizată a datelor se descurcă prost, deoarece nu numai că rata de duplicare a datelor va fi ridicată, chiar și atunci când se fac modificări minore ale datelor, dar și necesitatea de a transfera seturi de date similare în mod repetat va fi ridicată.

Soluțiile de gestionare a datelor descentralizate, pe de altă parte, au fost proiectate pentru a fi implementate la nivelul nodurilor din rețea, luând în considerare atributele spațiale și temporale ale datelor. Mai mult, pentru a menține proveniența și securitatea datelor, schemele de gestionare descentralizată pot plasa metadatele pe blockchain.

Tipuri de Blockchain pentru Aplicații de IA

Tehnologia blockchain poate fi grupată în două categorii: Permisiv, unde numai utilizatorii autorizați pot accesa aplicațiile blockchain în medii cloud, consorțiu sau private, și Permis, unde oricine poate accesa în mod public sistemele utilizând internetul.

• Blockchain Public

Blockchain-ul public aparține categoriei de blockchain permis, unde utilizatorii au libertatea de a descărca codul blockchain pe sistemele lor, de a modifica codul și de a-l utiliza în funcție de nevoile și cerințele lor. Mai mult, blockchain-urile publice sunt adesea deschise pentru operațiunile de citire și scriere, și ușor accesibile. Deoarece blockchain-urile publice sunt accesibile de oricine, aceste sisteme utilizează protocoale complexe pentru securitate, și informațiile de identitate și tranzacționale ale utilizatorilor din rețea sunt gestionate utilizând date pseudonime și anonime. Pentru transferul de date și active, fiecare rețea blockchain publică utilizează tokeni nativi, cunoscuți sub numele de “pointeri de valoare” sau criptomonede.

• Blockchain Privat

În contrast cu blockchain-urile publice, rețelele blockchain private sunt sisteme permisive care sunt gestionate de o singură organizație, și sunt proiectate ca sisteme permisive, unde utilizatorii sau participanții sunt întotdeauna cunoscuți în rețea, și au aprobarea prealabilă pentru operațiunile de citire și scriere pe rețea. Blockchain-urile private oferă adesea o eficiență mai ridicată, deoarece identitatea vizitatorilor este cunoscută, și ei sunt participanți preaprobati ai rețelei, ceea ce elimină nevoia de algoritmi complexi și operațiuni matematice pentru a valida orice tranzacție pe rețea. Mai mult, blockchain-urile private pot transfera orice fel de active, valori sau date indigene în rețea.

La fel ca și în rețelele blockchain publice, aprobarea unei tranzacții și a transferului de active în rețeaua blockchain privată este realizată prin algoritmi de consens multi-parte sau vot, care nu numai că permit tranzacții mai rapide, dar consumă și mai puțină energie. În mod remarcabil, timpul mediu de aprobare a unei tranzacții pe o rețea blockchain privată este sub o secundă.

• Rețele Blockchain de Consorțiu

Rețelele blockchain de consorțiu, cunoscute și sub numele de rețele blockchain federate, sunt operate de un grup de organizații, unde grupurile sunt formate în general pe baza unor interese comune împărtășite de aceste organizații. Rețelele blockchain de consorțiu sunt oferite în general de organizații guvernamentale și corporații, și de unele companii de blockchain private.

La fel ca și omologii lor de blockchain privat, rețelele blockchain de consorțiu funcționează ca sisteme permisive, deși doar câțiva utilizatori din rețea au atât drepturi de citire, cât și de scriere pe rețea. În general, toți utilizatorii din rețeaua blockchain de consorțiu au acces de citire, dar doar câțiva indivizi pot scrie date pe rețea.

Infrastructură Descentralizată pentru Aplicații de IA

Arhitecturile blockchain au fost proiectate în mod tradițional de dezvoltatori ca infrastructuri liniare, utilizând o combinație de strategii de hashare și structuri de date cu liste legate. Cu toate acestea, recent, dezvoltatorii au lucrat la infrastructuri neliniare, utilizând informații de coadă și teoria grafurilor pentru a gestiona date mari și pentru a satisface cerințele aplicațiilor de IA în timp real.

Aplicații de IA cu Blockchain

Stocare și Gestionare Descentralizată a Datelor cu IA

Utilizarea blockchain-ului cu IA a permis dezvoltatorilor să lucreze la sisteme stabile care să susțină interacțiunea diferitelor inovații tehnice, și astfel să ofere o platformă pentru gestionarea, transferul și stocarea datelor într-un mod securizat și sigur. Figura de mai jos demonstrează caracteristicile combinate ale tehnologiilor blockchain și IA pentru industria medicală, care include diferite etape, precum analiza, diagnosticarea, validarea descoperirilor și rapoartelor medicale, și luarea deciziilor critice.

În ultimii ani, gestionarea unei cantități mari de date, creșterea puterii de calcul a algoritmilor și modelelor, și creșterea acceptării utilizatorilor pentru sisteme și aplicații conectate au fost principalele priorități în industria de IA și ML. Deoarece rețelele neuronale artificiale necesită adesea o cantitate mare de date și putere de calcul pentru antrenarea modelelor, este esențial să se creeze centre de date puternice pentru a obține seturi de date mari. În timpul unui proces de audit, rețelele blockchain pot fi utilizate pentru a stoca datele și informațiile de interogare, obținând un nivel mai ridicat de securitate și confidențialitate. Mai mult, integrarea tehnologiilor de IA și blockchain va oferi un mecanism de consens puternic, imutabil, descentralizat.

Infrastructură Descentralizată pentru IA

Introducerea infrastructurii de rețea blockchain a adăugat trei caracteristici noi arhitecturilor distribuite tradiționale: controlul descentralizat și partajat al datelor și activelor, schimbul de active native, și urme de audit imutabile. Atunci când infrastructura blockchain a fost combinată cu tehnologiile de IA, aceasta a oferit utilizatorilor noi modele de date, și a oferit controlul partajat al modelelor de IA și al datelor de antrenare, adăugând la încrederea în date. Pentru a produce modele de date mai bune și mai eficiente, modelele de IA necesită acces la o cantitate mare de date, care este oferită de rețelele blockchain.

Rețelele descentralizate, precum IPFS și Ethereum, pot gestiona stocarea datelor și resursele computaționale masive, oferind astfel înregistrări tamper-free cu un nivel ridicat de confidențialitate. Platformele de IA descentralizate deschise, precum ChainIntel, își propun să elimine monopolul serviciilor de IA deținut de marile companii.

Aplikații de IA Descentralizate

Luarea deciziilor colective și inteligența descentralizată pot avea diverse aplicații. De exemplu, figura de mai jos demonstrează caracteristicile și beneficiile combinerii blockchain-ului cu tehnologiile IoT și IA pentru a crește randamentul în domeniul agricol. Senzorii IoT pot monitoriza nivelurile de nutrienți din sol și pot captura imagini care pot ajuta la monitorizarea creșterii culturilor în timp. IA poate utiliza datele primite de la senzorii IoT pentru a oferi analize predictive care permit fermierilor să monitorizeze diferite condiții. Utilizarea blockchain-ului asigură că fiecare utilizator din rețea are acces la tranzacții, ceea ce ajută la reducerea timpului petrecut pentru logistica.

Imaginea de mai sus demonstrează sistemele blockchain utilizate pentru explorarea inteligentă și automată a fundurilor oceanice.

Imaginea de mai sus demonstrează utilizarea blockchain-ului și a IA pentru scopuri financiare și bancare, și cum blockchain-ul și IA pot îmbunătăți eficiența, securitatea și siguranța sistemului financiar.

Concluzii

În acest articol, am discutat despre aplicațiile și cazurile de utilizare ale blockchain-ului în IA. Articolul oferă o prezentare generală a modului în care blockchain-ul poate fi integrat cu IA, un concept care ar putea fi numit “inteligență artificială descentralizată”. În continuare, am discutat despre taxonomia blockchain-ului în IA, tehnologiile conexe și comparația implementărilor blockchain în funcție de tipurile de blockchain și infrastructură, operațiunile de IA descentralizate, și protocoalele.

În concluzie, putem spune că implementarea blockchain-ului în IA are potențialul de a aborda și rezolva problemele existente în industria de IA legate de confidențialitatea utilizatorilor, oracolele securizate, securitatea contractelor inteligente, protocoalele de consens, standardizarea și guvernanța.