Moćni i zabavni Inteligentni sistemi - Zvanična blog stranica multidisciplinarnih Studija pri Univerzitetu u Beogradu

Moćni i zabavni Inteligentni sistemi

Autor:
Slobodanka Stanojević Terzić
Slobodanka Stanojević Terzić

Veštačke neuronske mreže su inspirisane principima na kojima je zasnivan rad biološkog mozga, preciznije biološkim neuronima i njihovim vezama putem aksona. Pokazale su se kao veoma dobre u rešavanju raznih kompleksnih problema, između ostalog i u oblasti medicine. Moje istraživanje je obuhvatilo razvoj veštačke neuronske mreže koja bi sa zadovoljavajućom tačnošću mogla da predvidi ishod smrtnosti pacijenta koji je doživeo infarkt.

Kada me je neko pitao zašto upisujem doktorski studijski program Inteligentni sistemi ja sam rekla: “Zato što mi zvuči zabavno!”. Stvarno, osim što je veštačka inteligencija poslednji krik “mode” unazad godinama, ona ne samo da je aktuelna u okviru akademskih krugova već je dobila svoju primenu u brojnim oblastima.

Jedan od izbornih predmeta na studijskom programu Inteligentni sistemi su i Neuronske mreže. Kada sam uspešno završila sa zadatim obavezama i položila ispit, profesor dr Zoran Ševarac me je kontaktirao mejlom i predložio da se priključim timu koji se bavio jednim istraživanjem u oblasti medicine. Malo je reći da sam bila počastvovana – bila sam, blago rečeno, luda od sreće i zdušno mu se zahvalila na ukazanom poverenju. Ovde vam ukratko predstavljam okvir tog istraživanja.

Veštačke neuronske mreže su inspirisane principima na kojima je zasnivan rad biološkog mozga, preciznije biološkim neuronima i njihovim vezama putem aksona. Veštačke neuronske mreže su se pokazale kao veoma dobre u rešavanju raznih kompleksnih problema, između ostalog i u oblasti medicine. Ovo istraživanje je obuhvatilo razvoj veštačke neuronske mreže koja bi sa zadovoljavajućom tačnošću mogla da predvidi ishod smrtnosti pacijenta koji je doživeo infarkt.

Korišćeni su podaci o određenoj populaciji pacijenata koji su doživeli infarkt. Podaci obuhvataju rezultate različitih merenja koja su izvršena neposredno nakon infarkta. Jedan od podataka je i i ishod smrtnosti u određenom periodu praćenja oporavka pacijenta.

Istraživanje je obuhvatilo veliki broj algoritama za pretprocesiranje podataka i iznalaženje najbolje arhitekture veštačke neuronske mreže i njenih hiper-parametara. Za pretprocesiranje je korišćen RapidMiner Studio v7.4, dok je za rad sa veštačkim neuronskim mrežama korišćen NeurophStudio v2.94.

RapidMiner Studio

RapidMiner je softverska platforma koju je moguće koristiti za pripremu podataka, mašinsko učenje i razvoj prediktivnih modela. U ovom istraživanju je korišćen deo koji se odnosi na pretprocesiranje podataka, konkretno uklanjanje korelisanih atributa, tretiranje nedostajućih vrednosti, normalizaciju, uklanjanje outlier-a, odabir balansiranog skupa podataka i PCA (Principal Component Analysis). Pored iznalaženja najbolje pretprocesiranog skupa podataka, fokus ovog dela istraživanja je bio i  na analizi toga kako odabir različitih pristupa u pretprocesiranju podataka utiče na prediktivnu moć veštačkih neuronskih mreža.

Neuroph Studio

Neuroph je softver otvorenog koda, inače dobitnik prestižne nagrade za najinovativniji softver na Java platformi koju dodeljuje kompanija Oracle. U ovom istraživanju je kreirano preko 280 različitih veštačkih neuronskih mreža. Svi su modelovani kao višeslojni perceptron (eng. Multi Layer Perceptron) koji za učenje koristi Backpropagation algoritam. Za neke od modela veštačkih neuronskih mreža korišćen je Backpropagation algoritam sa momentum optimizacijom. Izvršeno je preko 850 treniranja različitih veštačkih neuronskih mreža kako bi se odabrali odgovarajući hiper-parametri i time postigla što veća tačnost u predviđanju.

Krajnji rezultat istraživanja je veštačka neuronska mreža koja predviđa ishod smrtnosti sa 90% tačnosti.

Istraživanje je formalizovano i napisani rad je u procesu publikovanja. E to kad bude publikovano, biće sjajna nagrada za napore koje jedno istraživanje podrazumeva. A još pomisao da će to jednog dana biti i primenjeno – ravna je ekstazi!


Inteligentni sistemi

Studijski program doktorskih akademskih studija Inteligentni sistemi je osmišljen sa idejom da studentima nakon završenih sudija omogući usavršavanje u nekoj oblasti računarstva, kako bi unapredili ranije stečeno znanje i ovladali metodama i postupcima naučno-istraživačkog rada iz raznih oblasti inteligentnih sistema.

Studenti koji završe doktorske akademske studije na studijskom programu Inteligentni sistemi, postaju osposobljeni da vode istraživanja koja uključuju razne tehnike i tehnologije inteligentnih sistema, kao i da rešavaju kako realne probleme iz prakse, tako i složene probleme u novom ili nepoznatom okruženju.

Konkretni ciljevi studijskog programa doktorskih akademskih studija Inteligentni sistemi su:

  • unapređenje naučno-istraživačkog i stručnog rada u oblasti inteligentnih sistema na Univerzitetu u Beogradu, kao i u drugim naučno-istraživačkim organizacijama u kojima će raditi budući doktori nauka u ovoj oblasti
  • postizanje vrhunskih naučnih kompetencija i akademskih veština u multidisciplinarnoj oblasti inteligentnih sistema
  • razvoj kreativnih sposobnosti rešavanja problema u oblasti inteligentnih sistema i sposobnosti kritičkog mišljenja
  • produbljivanje znanja u oblasti inteligentnih sistema koje je usklađeno sa savremenim pravcima razvoja ovih sistema u svetu
  • osposobljavanje kadrova da samostalno vode originalna naučna istraživanja i razvijaju nove tehnologije u oblasti inteligentnih sistema

Studijski program doktorskih akademskih studija Inteligentni sistemi razvija kod studenata i kompetencije poput: veština i metoda istraživanja iz oblasti inteligentnih sistema, prilagođavanja procesa istraživanja uz neophodan stepen akademskog integriteta, sposobnosti objavljivanja istraživačkih radova na nacionalnom i međunarodnom nivou, kritičke analize, procene i sinteze novih i složenih ideja, kao i promovisanja takvih ideja u cilju napretka poslovanja i društva u celini. Uz takve kompetencije, studenti su osposobljeni da samostalno rešavaju praktične i teorijske probleme i organizuju i ostvaruju razvojna i naučna istraživanja, kao i da se uključe u međunarodne naučne projekte koji se odnose na razvoj novih tehnologija u oblasti inteligentnih sistema.

Završetkom studija kandidati stiču zvanje: Doktor nauka –  inteligentni sistemi.