Комплексний огляд блокчейну в штучній інтелекті

Штучний інтелект (ШІ) та блокчейн є двома найбільш революційними технічними інноваціями останніх часів.

• Штучний інтелект (ШІ): дозволяє машинам та комп’ютерам імітувати людське мислення та процеси прийняття рішень.
• Блокчейн: розподілена та незмінна книга, яка безпечно зберігає дані та інформацію в децентралізованій та надійній формі.

Нещодавно вчені почали досліджувати потенційні застосування цих технологій в різних галузях. У цій статті ми надаємо короткий огляд того, як блокчейн можна інтегрувати з ШІ, концепцію, яку можна назвати “децентралізованим ШІ”. Давайте почнемо.

Децентралізований ШІ: Введення в блокчейн у ШІ

За останні десять років блокчейн став однією з найбільш гіпованих інновацій, і він почав набувати популярності, коли знайшов своє застосування в інших галузях. З моменту свого створення в 2008 році блокчейн продовжував розвиватися як революційна технологія, яка мала потенціал революціонізувати спосіб зберігання та обміну даними та інформацією, а також спосіб відстеження та автоматизації транзакцій.

Одним з найбільш обговорюваних моментів блокчейну є те, що кожна транзакція блокчейну підписується криптографічно, а вузли, які містять копію всієї книги ланцюга блоків усіх транзакцій, верифікують кожну таку транзакцію, що призводить до створення синхронізованих, безпечних та спільних записів з таймстемпом, які неможливо змінити. В результаті блокчейн може бути ефективним варіантом для ліквідації потреби в центральній владі для верифікації та управління транзакціями та взаємодіями між користувачами в мережі.

Технологічна галузь виробляє величезну кількість даних завдяки інноваціям, таким як пристрої IoT, смартфони, соціальні мережі та веб-додатки, які суттєво сприяли розвитку ШІ. ШІ-системи часто використовують велику кількість даних за допомогою методів глибинного навчання та машинного навчання для виконання різних аналізів.

Досі велика частина методів машинного навчання та глибинного навчання для моделей ШІ залежить від централізованої моделі, яка тренує групу серверів, які тренують певну модель проти тренувальних даних, а потім верифікують навчання за допомогою валідних або тренувальних наборів даних. Висока потреба ефективно тренувати модель ШІ є причиною, по якій великі технологічні організації та команди розробників часто зберігають велику кількість даних для навчання своїх моделей для отримання найкращих результатів та продуктивності.

Більшість моделей ШІ та практик сьогодні централізовані, і хоча централізація принесла багато успіхів галузі ШІ, існує великий недолік централізованого зберігання даних для моделей ШІ. Коли вся дані зберігаються централізовано, зростає можливість порушення даних або пошкодження даних, оскільки централізоване зберігання даних завжди підлягає атакам зловмисного програмного забезпечення та кібератак. Крім того, при роботі з великою кількістю даних дуже складно верифікувати автентичність та походження джерела даних, що може призвести до неправильного навчання моделі, що може призвести до нежаданих, неточних та навіть небезпечних результатів.

Проблеми зі зберіганням даних для моделей ШІ є основною причиною використання блокчейну в ШІ та розробки децентралізованого ШІ. Основна мета децентралізованого ШІ полягає в тому, щоб забезпечити процес та виконання аналізів за допомогою цифрово підписаних, безпечних та надійних спільних даних, які зберігаються та транзактуються в мережі блокчейну децентралізованим чином без використання зовнішніх ресурсів третіх сторін.

Моделі ШІ мають репутацію роботи з великою кількістю даних, і вчені вже передбачили, що блокчейн стане майбутнім зберігання даних. Крім того, блокчейн має розумні контракти, які дозволяють користувачам програмувати мережу блокчейну для управління транзакціями між учасниками, які беруть участь у генерації або доступі до даних, або прийнятті рішень. Автономні додатки та машини на основі блокчейну та розумних контрактів можуть навчатися та адаптуватися до змін з часом, а також приймати точні та надійні рішення, результати яких верифікуються та валідуються вузлами мережі блокчейну.

Як блокчейн може трансформувати штучний інтелект?

Декілька недоліків галузі штучного інтелекту та блокчейну можна ефективно вирішити шляхом поєднання обох технічних систем. Блокчейн діє як розподілена книга, яка зберігає та передає дані криптографічно підписаним методом, який погоджується та верифікується вузлами мережі. Мережі блокчейну зберігають дані з високою стійкістю та цілісністю, що робить їх майже неможливими для порушення даних, що є основною причиною, чому результати алгоритмів машинного навчання при прийнятті рішень за допомогою розумних контрактів блокчейну не можуть бути оскаржені та можуть бути довірені. Використання мереж блокчейну разом з технологіями ШІ може допомогти створити децентралізовані, незмінні та безпечні системи для дуже чутливих даних, які можуть бути зібрані, оброблені та використані додатками на основі ШІ. Безпека та безпека, забезпечені використанням блокчейну в ШІ, можуть мати революційні застосування в різних галузях, особливо в тих, які є більш чутливими, таких як охорона здоров’я та фінанси.

Далі, деякі з найбільш видатних переваг інтеграції ШІ та блокчейну перераховані нижче.

• Поліпшена безпека даних

Одна з основних причин величезної популярності блокчейну полягає в тому, що він пропонує дуже безпечний та надійний метод зберігання інформації в Інтернеті. Блокчейни пропонують альтернативу зберігання чутливої інформації на дисках, а саме зберігання цифрово підписаних даних, які можуть бути доступні лише за допомогою приватних ключів. Отже, використання блокчейну для зберігання даних для алгоритмів ШІ може дозволити моделям ШІ працювати з чутливими даними, що призведе до більш точної та надійної інформації.

• Колективне прийняття рішень

У технічному екосистемі додатки та інструменти повинні працювати в координації один з одним, щоб досягти мети з максимальною ефективністю. Системи блокчейну пропонують децентралізовані та розподілені рішення для алгоритмів прийняття рішень, які можуть замінити потребу в центральній владі. Виключення центральної влади дозволить роботам обговорювати проблему внутрішньо, голосувати за будь-яке питання та вирішувати питання більшістю до тих пір, поки не буде досягнута домовленість.

• Поліпшена довіра до рішень роботів

Блокчейн зберігає дані дуже безпечним способом, який не може бути змінений, що забезпечує якість даних протягом всього процесу навчання. В результаті модель буде навчатися на дуже точних даних, що в кінцевому підсумку допоможе підвищити точність моделі.

• Більша ефективність

Одна з основних причин, чому бізнес-процеси, які часто включають кількох користувачів, таких як кілька акціонерів або зацікавлених сторін, державних організацій та бізнес-фірм, часто неефективні, полягає в тому, що вони потребують численних авторизацій бізнес-транзакцій. Використання блокчейну та розумних контрактів дозволить створити децентралізовані автономні агенти, які можуть верифікувати дані або передачу активів між різними зацікавленими сторонами автоматично, ефективно та швидко.

Таксономія блокчейну в ШІ

У цьому розділі ми обговоримо деякі з ключових концепцій, які використовуються в застосуванні технологій блокчейну для додатків ШІ, які згадані в нижчей схемі.

Децентралізовані додатки ШІ

Поточні додатки ШІ一般но працюють автономно для виконання інформованих рішень за допомогою різних стратегій планування, пошуку, оптимізації, навчання, відновлення знань та управління знаннями. Однак децентралізація додатків ШІ є складним завданням через численні причини.

• Автономне обчислення

Одна з основних меть додатків ШІ полягає в тому, щоб забезпечити частково або повністю автономні операції, де численні інтелектуальні агенти або малі комп’ютерні програми сприймають та аналізують свої локальні середовища, зберігають свої внутрішні стани та виконують指定овані дії відповідно.

• Оптимізація

Одна з основних особливостей додатків ШІ полягає в їх потенціалі зробити найбільш ефективні та ефективні рішення шляхом фільтрації набору ідеальних рішень серед усіх можливих рішень, що можливо завдяки оптимізації алгоритмів та моделей ШІ. Техніки оптимізації спрямовані на пошук найкращого рішення проблеми шляхом роботи в обмеженому або необмеженому середовищі залежно від рівня системи та застосованих цілей. Децентралізована оптимізація приведе до кращої ефективності та підвищення продуктивності.

• Планування

Додатки ШІ використовують стратегії планування при співпраці з іншими додатками та системами для вирішення складних проблем у нових або складних середовищах. Стратегії планування відіграють важливу роль у підтримці стійкості та ефективності моделей ШІ. Використання блокчейну для стратегій планування може привести до розробки більш незмінних та критичних стратегій, які використовуються для критичних систем та стратегічних застосунків.

• Відкриття знань та управління знаннями

Додатки ШІ мають репутацію роботи з великою кількістю даних, і їх залежність від централізованих систем обробки даних. З використанням децентралізації процеси відкриття знань та управління знаннями зможуть забезпечити персоналізовані шаблони знань, які враховують потреби всіх зацікавлених сторін.

• Навчання

У центрі додатків ШІ лежать алгоритми навчання, які забезпечують процеси відкриття знань та автоматизації. Існує кілька видів алгоритмів навчання, таких як наглядоване навчання, ненаглядоване навчання, напівнаглядоване навчання, підкріплене навчання, ансамблеве навчання, глибинне навчання та багато іншого, які розв’язують різні проблеми машинного навчання. Використання децентралізованих моделей навчання може привести до високої автономності систем навчання, які підтримують локальний інтелект у різних вертикалях систем ШІ.

Децентралізовані операції ШІ

Моделі ШІ та алгоритми часто тренуються, тестируються та верифікуються на великих кількостях даних для прийняття кращих та більш універсальних рішень. Однак використання централізованих рішень зберігання даних, таких як центри даних, хмари та кластери, є великим перешкодом для розробки високобезпекових додатків ШІ, які зберігають конфіденційність користувачів. Нижче перераховані деякі з найкращих імплементацій блокчейну, які можуть бути прийняті численними додатками ШІ.

• Децентралізоване зберігання

Централізовані рішення зберігання даних є дуже вразливими до безпеки та конфіденційності, оскільки ці рішення зберігання даних включають особисті та чутливі дані користувачів, їх місця розташування, медичні записи, дії та фінансову інформацію. Блокчейн пропонує децентралізовані та криптографічно безпечні рішення зберігання даних по всій мережі. Децентралізовані рішення зберігання даних використовують вузли, і кожен вузол у мережі зберігає клієнт-орієнтовану зашифровану копію бази даних для забезпечення доступності даних для клієнтів. Клієнти можуть використовувати та видобувати свої дані відповідно до своїх потреб та вимог.

Два з найбільш поширених методів зберігання даних, які використовуються в децентралізованих рішеннях зберігання даних, це Шардінг та Свормінг. Шардінг – це процес створення логічних розділів баз даних, відомих як “Шарди”, де кожен розділ призначений унікальним ключем, який можна використовувати для доступу до розділу. З іншого боку, Свормінг – це метод, який використовує “Сворми” для забезпечення паралельного доступу до даних з кількох вузлів у мережі для зниження затримки в додатках ШІ, що призводить до більш ефективної та плавної роботи. Шарди згруповані разом, в результаті чого утворюється колективне сховище, яке підтримується в мережі групою вузлів у вигляді свормів.

Використання децентралізованих рішень зберігання даних може привести до підвищення надійності та масштабованості зберігання даних завдяки географічному розподілу, який пропонують децентралізовані рішення зберігання даних. Деякі з нових децентралізованих рішень зберігання даних включають Storj, Swarm, Sia, FileCoin, IPFS та багато іншого.

• Управління даними

Одна з основних вимог розробки додатку ШІ полягає в тому, щоб керувати даними таким чином, щоб високоточні, актуальні та повні набори даних могли бути зібрані з надійних джерел даних. Традиційно додатки ШІ та алгоритми використовували централізовані методи керування даними, такі як сегментація даних, фільтрація даних та сенсорно-орієнтоване зберігання даних, які виконуються по всій мережі. При порівнянні з децентралізованим зберіганням даних, яке пропонує блокчейн, централізоване керування даними виглядає погано, оскільки не тільки швидкість дублікування даних буде високою навіть при незначних змінах даних, але й потреба в повторному передачі схожих наборів даних також буде високою.

Децентралізовані методи керування даними, з іншого боку, були розроблені для розгортання на рівні вузлів у мережі з урахуванням просторових та тимчасових атрибутів даних. Крім того, для підтримки походження та безпеки даних децентралізовані схеми керування можуть розмістити метадані в блокчейні.

Типи блокчейну для додатків ШІ

Технологію блокчейну можна розділити на дві категорії: Дозволені, де тільки авторизовані користувачі можуть доступитися до додатків блокчейну в хмарних, консорціумних або приватних середовищах, і Недозволені, де будь-хто може публічно доступитися до систем за допомогою Інтернету.

• Публічні блокчейни

Публічні блокчейни належать до категорії недозволених блокчейн-мереж, де користувачі мають можливість завантажити код блокчейну на свої системи, змінити код та використовувати код відповідно до своїх потреб та вимог. Крім того, публічні блокчейни часто є відкритими для читання та запису, а також легко доступними. Через те, що публічні блокчейни доступні кожному, ці системи використовують складні протоколи для безпеки, а інформація про приватність та транзакційну ідентичність користувачів у мережі керується за допомогою псевдонімних та анонімних даних у мережі. Для передачі даних та активів кожна публічна блокчейн-мережа використовує рідні токени, також відомі як вказівники значення або криптовалюти.

• Приватні блокчейни

На відміну від публічних блокчейнів, приватні блокчейн-мережі є дозволеними системами, які керуються однією організацією, і вони розроблені як недозволені системи, де учасники завжди відомі у мережі, і вони мають попередню авторизацію для читання та запису операцій у мережі. Приватні блокчейни часто пропонують вищу ефективність, оскільки ідентичність відвідувачів відома, а вони є попередньо авторизованими учасниками мережі, що виключає потребу в складних алгоритмах та математичних операціях для верифікації будь-якої транзакції у мережі. Крім того, приватні блокчейн-мережі можуть передавати будь-які активи, значення або корінні дані у мережі.

Як і в публічних блокчейн-мережах, затвердження транзакцій та передачі активів у приватній блокчейн-мережі здійснюються за допомогою багатопартійних консенсусних алгоритмів або голосування, які не тільки забезпечують швидші транзакції, але й споживають менше енергії. Вражаюче, але середній час затвердження транзакції у приватній блокчейн-мережі становить менше однієї секунди.

• Консорціумні блокчейн-мережі

Консорціумні блокчейни, також відомі як Федеративні блокчейни, керуються групою організацій, де групи geralно утворюються на основі спільних інтересів цих організацій. Консорціумні блокчейн-мережі geralно пропонуються державними організаціями та тілами, банками та деякими приватними блокчейн-компаніями.

Як і їх приватні блокчейн-аналоги, консорціумні блокчейн-мережі працюють як дозволені системи, хоча лише деякі користувачі у мережі мають права читання та запису у мережі. Звичайно, всі користувачі у консорціумній блокчейн-мережі мають право читання, але лише кілька осіб можуть записувати дані у мережі.

Децентралізована інфраструктура для додатків ШІ

Архітектури блокчейну традиційно розроблялися розробниками як лінійна інфраструктура за допомогою комбінації хеш-стратегій та структур даних, пов’язаних з ланцюгами. Однак останнім часом розробники працюють над нелінійними інфраструктурами за допомогою інформації чергування та теорії графів для обробки великих даних та задоволення вимог реальних додатків ШІ.

Додатки ШІ на основі блокчейну

Децентралізоване зберігання даних та керування даними за допомогою ШІ

Використання блокчейну разом з ШІ дозволило розробникам працювати над розробкою стабільних систем, які підтримують взаємодію різних технічних інновацій, а також забезпечують платформу для безпечного та надійного керування даними, передачі даних та зберігання даних. Нижче наведена схема, яка демонструє комбіновані особливості блокчейну та технологій ШІ для медичної галузі, яка включає різні стадії, такі як аналіз, діагноз, верифікація медичних відкриттів та звітів, а також критичне прийняття рішень.

Останнім часом обробка великої кількості даних, підвищення обчислювальної потужності алгоритмів та моделей експоненціально, а також зростання прийняття користувачами зв’язаних систем та додатків були основними пріоритетами в галузі ШІ та МЛ. Оскільки штучні нейронні мережі часто вимагають великої кількості даних та обчислювальної потужності для навчання, необхідно створити потужні центри даних для отримання великих наборів даних. Під час процесу аудиту блокчейн-мережі можна використовувати для зберігання даних та інформації про запит, забезпечуючи вищу безпеку та конфіденційність. Крім того, інтеграція ШІ та блокчейну забезпечить сильний консенсусний механізм, який є незмінним, надійним та децентралізованим.

Децентралізована інфраструктура для ШІ

Введення інфраструктури блокчейну додало три нові характеристики до традиційних розподілених архітектур: децентралізоване та спільне керування даними та активами, рідна передача активів та незмінні аудитні сліди. Коли інфраструктура блокчейну була поєднана з технологіями ШІ, інфраструктура забезпечила користувачам нові моделі даних та спільне керування моделями ШІ та навчальними даними, а також додала до довіри даних. Для створення кращих та більш ефективних моделей даних моделі ШІ потребують доступу до великої кількості даних, яку забезпечують блокчейн-мережі.

Децентралізовані мережі, такі як IPFS та Ethereum, можуть обробляти зберігання даних та великі обчислювальні ресурси відповідно, забезпечуючи тим самим незмінні записи з високим рівнем конфіденційності. Відкриті децентралізовані платформи ШІ, такі як ChainIntel, спрямовані на ліквідацію монополії великих компаній у сфері ШІ.

Децентралізовані додатки ШІ

Колективне прийняття рішень та децентралізований інтелект можуть мати численні застосування. Наприклад, нижче наведена схема, яка демонструє особливості та переваги поєднання блокчейну з IoT та ШІ-технологіями для підвищення врожайності у сільському господарстві. Чутливі пристрої IoT можуть моніторити рівень поживних речовин у ґрунті та захоплювати зображення, які можуть допомогти моніторити зростання культур з часом. ШІ може використовувати дані, отримані з чутливих пристроїв IoT, для надання передбачувальної аналітики, яка дозволяє фермерам моніторити різні умови. Використання блокчейну забезпечує, що кожен користувач у мережі має доступ до транзакцій, що допомагає скоротити час, витрачений на логістику.

Нижче наведена схема блокчейн-систем, які використовуються для безпілотної автоматичної інтелектуальної експлуатації океанічних дна.

Нижче наведена схема, яка демонструє використання блокчейну та ШІ для фінансових та банківських цілей, а також те, як блокчейн та ШІ можуть підвищити ефективність, безпеку та безпеку фінансової системи.

Висновок

У цій статті ми обговорили застосування та випадки використання блокчейну в ШІ. Стаття надає огляд децентралізованого зберігання даних та того, як блокчейн може бути ключем до вирішення декількох проблем ШІ. Далі ми обговорили таксономію блокчейну в ШІ, пов’язані технології та порівняння імплементацій блокчейну за типами блокчейну та інфраструктури, децентралізовані операції ШІ та протоколи. Нарешті, ми обговорили різні застосування блокчейну в ШІ.

Підсумувавши, можна сказати, що імплементація блокчейну в ШІ має потенціал вирішити та вирішити існуючі проблеми в галузі ШІ, пов’язані з конфіденційністю користувачів, безпечними оракулами, безпекою розумних контрактів, консенсусними протоколами, стандартизацією та керуванням.