Что такое нейросети: как и где используются нейросети, какие виды нейросетей существуют

Нейросети – компьютерные системы, имитирующие работу мозга человека. Они способны решать целый комплекс задач – от проверки программного кода и отрисовки картинок до написания текстов и музыкальных композиций. Легко выполняют роль «второго пилота», позволяя специалистам автоматизировать часть процессов, в некоторых случаях могут работать самостоятельно, основываясь лишь на текстовых или голосовых промтах (запросах). Рассказываем, что такое нейросеть простыми словами, разбираем принцип функционирования и основные сферы применения.

Что такое нейросеть

Нейронная сеть – компонент искусственного интеллекта (ИИ или AI), является компьютерной системой, выстроенной на базе искусственных нейронов (вычислительные элементы). Как биологические нейроны в мозге человека, искусственные осуществляют обмен информацией. Не являются классической программой с готовыми алгоритмами, а пишут их в процессе обучения. Например, если генеративному ИИ показать тысячу примеров домов – она будет легко распознавать их в разных вариациях и сюжетах. Чем больше выборка домов, тем выше точность сети. Классическая структура включает в себя 3 слоя искусственных нейронов:

• верхний: получает данные извне, осуществляет обработку, анализ и классификацию, передает дальше;
• скрытый (один или несколько): основной, анализирует поступившие данные. Именно здесь происходят ключевые процессы, распознавание и обработка. Чем больше скрытых слоев, тем умнее нейронка;
• выходной: предоставляет финишный результат. Ранее поступившая информация собирается в единый пазл, поэтому пользователь получает ответ на вопрос, отрисованное изображение, проверенный текст.

Как устроена структура генеративного AI

Здесь нет мышления, креативности или фантазии: за все процессы отвечают формулы и алгоритмы.

Искусственные нейроны составляют узлы, в которые заложены формулы. Узел получает информацию, осуществляет вычисление и направляет его дальше. Связь между ними обеспечивают синапсы – пути передачи данных, каждый из которых имеет вес. Последний является числовым коэффициентом, демонстрирующим важность результата нейрона по отношению к общим показателям. В необученных сетях распределение весов – случайное, если в ходе обучения путь ведет к эффективным решениям – его значимость (вес) увеличивается. Связи и показатели постоянно корректируются до тех пор, пока система не начнет выдавать стабильные результаты.

Какие виды нейросетей существуют

Нейросети могут быть универсальными, например, ChatGPT и YandexGPT дают ответы на вопросы, ищут информацию, рисуют картинки, составляют бизнес-планы и решают другие задачи. В это же время Midjourney и Kandinsky ориентированы на отрисовку изображений, Codeium проверяет и дополняет код, а SteosVoice идеальна для озвучки. Помимо предназначения, классификация выполняется по типу архитектуры:

• прямого распространения. Проводят обработку данных исключительно в одном направлении – от входного к выходному узлу. Эффективны в вопросах распознавания образов и текста, процесс обратной связи применяют для улучшения прогнозов спустя время;

Архитектура прямого распространения

• рекуррентные. Информация по слоям движется туда-обратно до тех пор, пока результат не будет получен. Применимы для прогнозирования и последовательных данных (текст, речь);
• сверточные. Каждый признак проходит обработку в отдельном слое. Полезны для выполнения классификации картинок: архитектура позволяет извлекать из изображений отдельные признаки. Скрытые слои не только извлекают, но и обрабатывают конкретные характеристики – от глубины до цвета.

Другие виды архитектуры

Базовая архитектура – многослойная, именно она включена в состав многих нейронок и применяется для эффективной обработки числовых данных.

Принцип обучения нейронных сетей

В классическом программировании все очень упорядочено: разработчик пишет инструкцию, программа дает заданный результат. Например, можно указать, как выполняется расчет времени в пути, после чего программа будет делать это точно по конкретному алгоритму.

С нейросетями немного сложнее, их невозможно запрограммировать один раз и навсегда: они обучаются, самостоятельно пишут алгоритмы и инструкции, проводят сверку с ответами. Например, сеть для генерации изображений: изначально она «увидела» огромное количество картинок с подписями, чтобы научиться определять, что же на них запечатлено. Если нужно обучить нейронку распознавать текст или музыку – применяются подходящие примеры. Рассмотрим, как это работает:

• сеть получает картинку и текст, пока ее веса случайные, связи между искусственными нейронами не сформированы;
• выдает результат. Случайные веса не позволяют дать точное предсказание, поэтому кошка может быть названа грузовиком;
• ищет ошибку. Осуществляется сопоставление текста и изображения, определяется точность;
• проводит корректировку. На этом этапе веса между нейронами, которые могут распознать кота, будут усилены;
• повторяет процесс. Все шаги проводятся с той частотой, которая необходима для правильного определения.

На финише получается алгоритм, который безошибочно выстраивает связь между визуалом и описанием: можно запросить генерацию по текстовому запросу или загруженной картинке. 

Как выполняется обучение

Обучение проходит по следующей схеме:

• работа с информацией. На старте формируется выборка данных: чем их больше, тем лучше, особенно для многозадачных сетей. В ходе обучения алгоритмы дают ответы на вопросы, но только с помощью коэффициентов и формул;
• преобразование. Информация, содержащаяся в выборке, преобразуется в числовые коэффициенты. Используются формулы, заданные ведущими обучение;
• обработка. Нейроны получают веса, демонстрирующие важность ответов. Они изменяются и балансируются по ходу обучения;
• результат. Имеем набор формул и чисел – именно они преобразуются в ответы. Последние не являются точными, они выстраиваются по принципу вероятности. Например, для картинки «ребенок» задано значение 0, для «девушка» – 1. Если получается 0,87, то ответ будет «скорее всего, это девушка».

Существует 2 вида обучения:

• контролируемое. Осуществляется выгрузка помеченных наборов данных, они уже содержат верные ответы. Сеть, обучаясь, аккумулирует знания, после чего поступают новые данные, позволяющие строить собственные предположения;
• глубокое. В этом случае используются необработанные данные, нейронка проходит независимое обучение и извлекает функции сама. Процедура повторяется до тех пор, пока ИИ не начнет выдавать релевантные ответы.

Построением архитектуры, обучением, визуализацией, совершенствованием уже имеющихся систем занимаются разработчики нейросетей.

Как работает нейросеть

Разобрали техническую сторону функционирования нейронных сетей, перейдем к практической части. Сложные процессы и формулы остаются недоступными для пользователей: они вводят запрос, через несколько секунд получают результат. На практике все сложнее, для примера возьмем нейронку по генерации картинок:

• ввод запроса: четкое описание контента, который нужно получить. Можно задавать стили, указывать сюжеты и фамилии художников, даже добавлять цитаты из книг;
• сеть осуществляет токенизацию: происходит разбивка запроса на фразы/слова (их называют токены). На базе деления нейронка сегментирует информацию для дальнейшей обработки;
• преобразование: токены (текст) трансформируются в числовой формат, что называется векторизацией;
• обработка готовых токенов. Осуществляется в разных слоях, что зависит от специфики поставленной задачи и сложности. Создаются промежуточные токены;
• генерация: из промежуточных токенов складывается картинка.

Рекомендации по запросам: ChatGPT

На финише выводится готовое изображение, которое пользователь может сохранить. Доступны новые генерации, если результат не соответствует ожиданиям, а также возможность изменения получившегося визуала. Вместо текстовых запросов можно использовать реальные примеры, загружая собственные картинки, что помогает сети обучаться. Стоит помнить, что по одному и тому же промту выдаются разные варианты, независимо от количества генераций.

Какие задачи умеют решать нейросети

Работа с текстом

Нейронки обучены распознаванию естественной речи – это как текст, так и голосовые запросы. В этой сфере они решают целый пул задач:

• написание текстовых материалов с нуля;
• преобразование речи в текст и наоборот;
• расширение/сокращение имеющегося текста;
• создание кратких резюме. Например, книгу на 200 страниц можно сжать до нескольких тысяч знаков + получить ответы по содержанию;
• переводы, поддерживаются десятки популярных языков;
• написание стихов, текста для песен, курсовых и других студенческих/школьных работ;
• подготовка описаний для интернет-магазинов и прочих сайтов.

Дополнительно – SEO-оптимизация: сети умеют составлять технические задания, собирать ключевые запросы и интегрировать их в статьи, писать метатеги, здесь возможности безграничные.

Пример генерации текста YandexGPT

Программирование и создание сайтов

ИИ качественно выполняет проверку, улучшение и дополнение кода. Поддерживают более 50 языков программирования, некоторые сети способны писать код на базе запросов на естественном языке + автодополнение. Доступны инструменты для создателей сайтов, компьютерных программ, мобильных приложений, прочих продуктов.

Отдельное направление – генерация с нуля, например, уже существует платформа Craftum AI для создания сайта с помощью нейросети за 3 минуты. Здесь есть:

• возможность создать интернет-магазин, проект компании и универсальный сайт;
• генерация по текстовым запросам пользователя;
• подбор правильной структуры и адаптивный дизайн, совместимый со всеми устройствами;
• выбор качественных изображений с фотостока;
• написание текстов с помощью ChatGPT-4o;
• ИИ-помощник для перефразирования имеющихся текстов с сохранением как уникальности, так и читаемости.

Как работает Craftum AI

Дополнительно – готовая инфраструктура для старта:

• бесплатный хостинг, SSL-сертификат тоже предоставляется;
• интеграции для расширения базовой функциональности – от приема оплаты до отзывов и CRM-систем;
• защита от DDoS-атак;
• перенос или регистрация доменного имени из личного кабинета;
• все необходимое для e-commerce – от корзины до заявок в Телеграм;
• SEO-инструментарий для продвижения в поисковых системах;
• подключение сервисов статистики и аналитики.

Готовый сайт можно легко изменять под требования проекта, реализован дружелюбный визуальный редактор с интуитивным интерфейсом. В течение 10 дней функционал платформы – бесплатный, потом можно выбрать тариф по цене от 199 рублей в месяц. При оплате за год есть скидки и домен в подарок.

Генерация контента

Нейросети применяются для создания визуального контента – это иконки, видеоролики, изображения. Дополнительно стоит выделить написание музыки и озвучку. Есть повышение качества картинок и управление основными параметрами: раскрашивание, черно-белый, редактирование с удалением предметов, дорисовка фона, объединение нескольких фото и другое. Помимо этого, сети умеют переносить в цифровое пространство все нарисованное от руки. Например, дизайнер сделал эскиз макета сайта на бумаге, достаточно сфотографировать его и преобразовать, используя потенциал нейронки.

Исследования

Еще одна сфера, где ИИ отлично себя зарекомендовал. Применяется для решения следующих задач:

• поиск и сравнительный анализ конкурентов;
• исследование рынков и ниш, рисков;
• прогноз биржевых курсов;
• выявление фактов мошенничества при проведении финансовых операций в интернете (антифрод-системы);
• изучение анкет соискателей на вакансию;
• анализ профиля заемщика, планирующего взять кредит на бизнес или оформить ипотеку;
• оптимизация инвестиций и маркетинга;
• распознавание биометрических данных для идентификации;
• распознавание лиц, что необходимо для поиска пропавших людей и преступников;
• исследование статистики сайтов и социальных сетей.

Активно внедряется как в e-commerce, так и в область офлайн-бизнеса – от маркетинга до банковского сектора.

Анализ конкурентов: ChatGPT

Помощники

Нейросети для бизнеса способны ставить и отслеживать выполнение задач, формировать персональные расписания и меню, проводить проверку/критику идей и давать полезные рекомендации по их эффективности. Помогают принимать решения и автоматически оценивать вероятность сделок, писать письма для email-рассылок и отвечать на них, создавать вакансии – доступных задач много. Актуальны не только для предпринимателей, существуют нейросети для дизайнеров, маркетологов, HR, авторов, программистов и других направлений.

Айдентика

Нейронки демонстрируют хорошие результаты в области айдентики и брендинга, наделены следующими возможностями:

• создание логотипов по текстовым описаниям;
• нейминг для выбора названий компаний и доменных имен;
• подбор цветовых палитр, шрифтовых пар, паттернов, иллюстраций;
• создание фирменных персонажей;
• написание историй в лучших традициях сторителлинга.

Пока они не могут самостоятельно составить полноценный брендбук, но отдельные компоненты – легко, но под чутким руководством человека.

Генерация логотипа: Free Logo Maker

Как правильно использовать нейросети

Основа взаимодействия с генеративным ИИ – запросы пользователей, которые они могут вводить как голосом, так с и помощью клавиатуры. При составлении промтов нужно использовать формулировки, применимые для обычных технических заданий, ориентированных на специалистов. Чем конкретнее изложено требование, тем релевантнее будет результат. В помощь – следующие рекомендации:

• рассказываем, что хотим получить: деловое письмо или юмористическую статью, эскиз или стилизованный арт;
• задаем тему: дом или кот, стих или новость, интернет-магазин или корпоративный сайт;
• обеспечиваем детализацию: какие цвета должны использоваться, каким на картинке будет дом (большой, маленький, сказочная избушка), какой объем текста желателен (до 500 символов, например).

В запросе важны конкретика и четкие параметры, дополнительно можно использовать универсальные подсказки, знакомые каждой нейронке: «опиши пошагово», «нарисуй в стиле», «от лица маркетолога» и аналогичные. Если реализована загрузка примеров – рекомендуется прибегнуть к функции, чтобы повысить качество результата и сократить количество генераций. На старте лучше использовать бесплатные нейросети, помогающие набить руку и понять принцип формирования запросов.

Картинка по запросу «эскиз гоночной машины, едущей в горах, в стиле ретро»: Kandinsky 3.1

Смогут ли нейросети заменить людей

Разноплановые «таланты» генеративного AI не на шутку испугали многих специалистов: по данным экспертов некоторые профессии вскоре могут исчезнуть с HR-рынка. В 2024 году Дженсен Хуанг, глава компании Nvidia, во время всемирного правительственного форума (проходил в ОАЭ) призвал более не обучаться программированию. По утверждению Дженсена, в ближайшем будущем кодингом начнут заниматься только нейросети. В качестве перспективной профессии он назвал промт-инжиниринг, связанный с созданием запросов для нейронок. Также акцентировал внимание на том, что получать знания стоит в сферах, связанных с сельским хозяйством, производством, биологией и образованием.

Так ли это – покажет время, но уже сегодня генеративный ИИ постепенно вытесняет с рынка кадры. Например, под угрозой авторы контента для наполнения сайтов, графические дизайнеры и иллюстраторы, онлайн-консультанты (им на смену приходят чат-боты), специалисты по озвучиванию и многие другие. Второе направление – отрасли, которые можно автоматизировать, речь идет о логистике, доставке, упаковке и аналогичных направлениях.

Пример чат-бота

Эти вопросы стоит рассматривать в контексте того, что создает и делает нейросеть, а также чего она не умеет:

• эмпатия (сопереживание). Генеративный искусственный интеллект не имеет чувств и эмоций, он не способен выказать сочувствие или полностью погрузиться в проблему с точки зрения реального опыта. Поэтому в сферах, связанных с социальной защитой, образованием, психологической поддержкой, нейронки не смогут составить людям конкуренцию;
• без креативности и фантазии. Генеративный AI повторяет то, что уже создано и на чем он обучался (те самые выборки данных). Он не способен создавать что-то, основываясь на фантазии и эмоциях, поэтому не сможет вытеснить с рынка труда актеров, художников, писателей и других представителей творческих профессий;
• медицина. Нейросети умеют анализировать и распознавать проблемы по результатам МРТ, КТ и других исследований (наработки уже реализованы в московских клиниках). Некоторые функции можно переложить на ИИ, но большую часть задач продолжат выполнять врачи, медицинские сестры и другие сотрудники;
• дошкольное и инклюзивное образование. Здесь тоже требуется определенный уровень эмпатии, умение коммуницировать и быстро адаптироваться к ситуации.

Это лишь малая часть профессий, которые нейронки не смогут заменить в ближайшие десятилетия. Однако их применение сопряжено не только с вытеснением с рынка специалистов: во многих отраслях они выполняют функцию помощника, лишь автоматизируя часть рутинных задач.

Дополнительное направление – повышение конверсии, улучшение пользовательского опыта и иных показателей, для которых люди не привлекаются. Например, стриминговый сервис Netflix предлагает персонализированные рекомендации на базе предпочтений пользователей, внедряет ИИ в систему автооптимизации качества контента и предупреждения проблем.

Перспективы развития нейросетей в России

Российский сегмент генеративного ИИ развивается темпами, существенно опережающими мировые. В 2023 году выручка крупнейших ИИ-поставщиков выросла практически на 90%, но это не предел. Участники рынка отмечают, что качество продуктов не уступает зарубежным аналогам, а государственные программы поддержки и ориентирование на импортозамещение позволяют создавать/дорабатывать то, чего не хватает клиентам. Что сейчас в тренде и на пике развития:

• внедрение ИИ в медицинский сектор, в этом вопросе Россия занимает лидирующее место в мире;
• автоматизация e-commerce-процессов;
• комбинирование разных инструментов AI в одном продукте с целью повышения его функциональности и эффективности;
• реализация голосовых помощников не только в коммерции, но и в государственном секторе;
• рост спроса на умную технику.

Нейросети обеспечивают создание новых возможностей, однако развитие рынка связано со сложностями – это наращивание вычислительных мощностей и хранилищ данных, компоненты для которых компенсируются за счет импортозамещения и других инструментов. Такие вызовы становятся толчком к развитию: компании, которые займут свободные ниши, могут получить отличный старт.

Примеры успешного использования нейросетей

Volkswagen. С 2016 года автомобильный концерн ведет сотрудничество с компанией, которая функционирует на базе ИИ. Инструментарий обеспечивает аналитику, оптимизирующую рекламные процессы и бюджет. Используются рыночные данные (конкуренты, стоимость топлива, спрос). Сотрудничество принесло хорошие плоды: продажи Volkswagen !Up увеличились примерно на 14%, других моделей – на 20% и более.

Domino’s Pizza. Компания ведет работу с Phrasee – генератором контента, который пишет электронные письма и интересные заголовки для пуш-уведомлений. Пока проект реализуется в тестовом режиме. Дополнительно – привлечение генеративного AI для повышения как численности клиентов, так и их лояльности. Сотрудничество с Phrasee позволило увеличить коэффициент кликов на более чем 50%.

Levi’s. Бренд начал работу с компанией Lalaland.ai, специализирующейся на нейросетях. Основной продукт – генерация AI моделей на основе искусственного интеллекта: они практически неотличимы от реальных, что позволяет хорошо экономить на фотосессиях.

ИИ-модели Levi’s

В заключение

В вопросе о том, что создают нейросети нет ограничений: они эффективно генерируют контент, анализируют, обрабатывают огромные массивы данных, рисуют картинки, автоматизируют маркетинг и помогают решать другие задачи, независимо от отраслей. Выступают в роли помощников, снимают часть рутинных процессов и активно внедряются в кейсы крупных компаний. В ближайшие годы генеративный ИИ не сможет полностью заменить людей, но умение правильно пользоваться продуктами – огромный плюс для любого специалиста, стремящегося к повышению продуктивности и качества финишного результата.