Dare potere alle piccole e medie imprese attraverso la sinergia di AI e Blockchain

di Yan Pang

La capacità di utilizzare efficacemente la tecnologia AI è rimasta finora di competenza delle grandi imprese, con il loro accesso a enormi quantità di dati. Non c'è un modo in cui anche le piccole e medie imprese potrebbero realizzare il potenziale dell'IA? Yan Pang crede che ci sia, e qui spiega come.

In tutti i settori, l'intelligenza artificiale (AI) sta cambiando il modo in cui le grandi imprese fanno affari. Però, le piccole e medie imprese (PMI) non hanno potuto godere dei dividendi del rapido sviluppo delle tecnologie AI, per mancanza di dati e talento. Questo documento discute le sfide che le PMI stanno affrontando nell'era dell'IA e propone un quadro collaborativo per un mercato dell'IA aperto. Il framework garantisce l'uso etico dei dati in un mercato AI aperto e dà potere alle PMI attraverso la sinergia di AI e blockchain. Con questo quadro, Le PMI possono potenzialmente superare le sfide dei dati e del talento, e trarre grandi vantaggi dal rapido sviluppo delle tecnologie AI e blockchain.

1. Introduzione

Nell'ultimo decennio, abbiamo assistito al notevole aumento dell'intelligenza artificiale (AI). La tecnologia ha avuto un profondo impatto in molte aree della nostra vita quotidiana:dalla raccomandazione di prodotti ai clienti nelle piattaforme di e-commerce, per rilevare frodi e rischi nelle transazioni con carta di credito, all'ottimizzazione dei flussi di traffico nei sistemi di trasporto, fornire supporto decisionale ai medici negli ospedali. L'intelligenza artificiale è già diventata la priorità assoluta per molte grandi imprese come catalizzatore nella trasformazione digitale delle industrie. In tutti i settori, L'intelligenza artificiale sta cambiando il modo in cui le grandi aziende fanno affari e sta creando un enorme valore di business per loro. Secondo Alibaba, il loro chatbot basato sull'intelligenza artificiale è in grado di comprendere oltre il 90% delle richieste dei clienti e serve più di 3,5 milioni di utenti al giorno [1]. Google segnala che un sistema di raccomandazione dell'intelligenza artificiale ha già consentito un consistente risparmio energetico di circa il 30% in media per i data center altamente ottimizzati di Google [2]. Al fine di incorporare l'intelligenza artificiale nelle operazioni aziendali e avere un impatto reale sul business, ci sono due componenti fondamentali, cioè., modello e dati. Le tecniche di modellazione vengono utilizzate per trasformare i requisiti aziendali del mondo reale in modelli di intelligenza artificiale matematici adatti per l'analisi scientifica. I dati vengono utilizzati per addestrare questi modelli di intelligenza artificiale, in modo che possano fare previsioni accurate sulla base di nuovi dati (Figura 1). Sebbene le tecniche di modellazione siano ancora vitali nella creazione di soluzioni di intelligenza artificiale [3], i dati diventano sempre più critici nelle prestazioni delle moderne soluzioni di intelligenza artificiale basate sui dati. Michele ed Eric [4] hanno presentato uno studio sugli effetti della dimensione dei dati sulle prestazioni dei modelli di apprendimento automatico per la disambiguazione del linguaggio naturale. Ha dimostrato che le prestazioni di diverse tecniche di apprendimento automatico potrebbero beneficiare in modo significativo di grandi set di dati di addestramento. Con dati piccoli (ad es. dimensione dei dati di 10 ⁵ ), il modello migliore è circa x percento migliore del modello peggiore, considerando che il miglioramento delle prestazioni prodotto dai big data (ad es. dimensione dei dati di 10 ⁹ ) è y%>>x% (Figura 2). Allo stesso modo, Gabriel e Michael [5] hanno dimostrato che più dati hanno superato algoritmi più intelligenti confrontando le informazioni reciproche puntuali con l'analisi semantica latente.

Da questi studi, è chiaro che i dati sono fondamentali per le aziende al fine di implementare soluzioni di intelligenza artificiale per migliorare le proprie attività. Però, i dati più preziosi sono attualmente controllati da grandi imprese, per esempio., Google, Facebook, Alibaba, Tencent, ecc. Questo è il motivo per cui la maggior parte delle famose storie di successo dell'IA sono arrivate da queste grandi imprese negli ultimi dieci anni. Sebbene queste grandi imprese diano un contributo sostanziale all'introduzione di soluzioni di intelligenza artificiale nella nostra vita quotidiana, sempre più persone si pongono una domanda importante:come possono trarre vantaggio anche le piccole e medie imprese (PMI) dal rapido sviluppo delle tecnologie AI? Sappiamo tutti che le PMI svolgono un ruolo cruciale nella maggior parte delle economie, soprattutto nei paesi in via di sviluppo. Secondo un recente rapporto della Banca Mondiale [6], Le PMI rappresentano la maggior parte delle imprese in tutto il mondo e contribuiscono in modo essenziale alla creazione di posti di lavoro e allo sviluppo economico globale. Rappresentano circa il 90 percento delle imprese e oltre il 50 percento dell'occupazione mondiale. Attualmente, Le PMI non hanno potuto godere dei dividendi dell'IA, per mancanza di dati e talento. Le PMI di solito non dispongono di un grande volume di dati rispetto alle grandi imprese. Oltretutto, è difficile per loro attrarre esperti di IA, a causa dell'intensa competizione per i talenti dell'IA. Con tutti questi vincoli, le PMI hanno ancora buone possibilità di competere con le grandi imprese nell'era dell'IA, come facevano nell'era di Internet? Venti anni fa, molte PMI innovative, per esempio., Alibaba, Google e Facebook, si è rapidamente distinto dalla concorrenza con le grandi imprese ed è cresciuto fino a diventare un gigante tecnologico nell'era di Internet. Le PMI possono replicare le stesse storie di successo nell'era dell'IA? È un grande punto interrogativo. Affinché le PMI emergano nell'era dell'IA, le sfide dei dati e del talento devono essere affrontate. Recentemente, blockchain, un peer-to-peer, tecnologia di rete decentralizzata, è diventata una soluzione promettente per superare queste sfide.

2. La tecnologia blockchain dà potere alle PMI nell'era dell'IA

La tecnologia blockchain può essere potenzialmente utilizzata per costruire un ambiente collaborativo, mercato aperto dell'IA [7] per le PMI. Con questo mezzo, Le PMI possono collaborare efficacemente per superare le sfide nei dati e nel talento, e sviluppare soluzioni AI di successo.

2.1. Concetti chiave della blockchain e un mercato AI aperto

Gli elementi costitutivi fondamentali della blockchain includono una rete decentralizzata, un algoritmo di consenso, crittografia e un contratto intelligente. Tutti questi giocano un ruolo essenziale nella costruzione di un mercato AI aperto per le PMI.

Rete decentralizzata

Una blockchain è un registro aperto di informazioni raccolte attraverso una rete peer-to-peer decentralizzata che si trova in cima a Internet. Le reti peer-to-peer sono sistemi partecipativi che resistono al controllo di un singolo, superpotenza centralizzata. I partecipanti stabiliscono regole concordate che evolvono al sorgere della necessità o della complessità. Distribuendo potere e valore in tutto il mondo, rete decentralizzata, lo scambio di informazioni e valore può diventare più efficiente, equo e aperto. Le blockchain non sono controllate da alcuna autorità centrale ma dall'intera rete di partecipanti, che stabiliscono le regole di partecipazione e scelgono di evolvere il sistema secondo consenso. Ciò li rende resistenti alla censura e intrinsecamente più elastici rispetto alla maggior parte degli altri meccanismi decisionali per grandi gruppi di partecipanti. Utilizzando la tecnologia blockchain, Le PMI possono lavorare insieme e costruire una rete collaborativa per i diversi partecipanti per contribuire a casi d'uso aziendali, dati e modelli di intelligenza artificiale. Questa rete collaborativa non è controllata da alcuna organizzazione centralizzata, ma avvantaggia l'intero ecosistema delle PMI.

Algoritmo di consenso

Un protocollo di consenso è una procedura attraverso la quale tutti i peer sulla rete decentralizzata blockchain raggiungono un accordo comune sullo stato attuale del registro aperto. In questo modo, i protocolli di consenso raggiungono l'affidabilità nella rete blockchain e stabiliscono la fiducia tra pari sconosciuti in un ambiente di calcolo distribuito. Essenzialmente, il protocollo di consenso fa in modo che ogni nuovo blocco che viene aggiunto alla blockchain sia l'unica versione della verità concordata da tutti i nodi attivi della rete. Dal punto di vista dei dati, i protocolli di consenso decideranno:1) chi ha l'autorità per aggiungere un nuovo blocco di dati sulla blockchain; e 2) quali dati sono inclusi nel nuovo blocco [8]. I protocolli di consenso assicurano che i dati blockchain siano coerenti in diversi nodi e riducono il rischio di transazioni di dati contraffatti. Ciò migliora significativamente la qualità dei dati, che è essenziale per creare soluzioni AI di successo.

Crittografia

Le blockchain utilizzano due tipi di algoritmi crittografici, cioè., algoritmi a chiave asimmetrica e funzioni hash. Le principali aree di applicazione degli algoritmi a chiave asimmetrica in blockchain sono nella gestione delle chiavi pubblico-private e nelle firme digitali. Le firme digitali forniscono integrità al processo di transazione su blockchain. Sono facilmente verificabili e non possono essere corrotti, che garantisce che la blockchain sia valida e che i dati siano verificati e corretti. Le funzioni hash vengono utilizzate per fornire la funzionalità di una singola vista della blockchain a ogni partecipante e rendere il blocco di dati a prova di manomissione. Una volta aggiunto un nuovo blocco di dati alla blockchain, il valore hash, cioè., una stringa unica di caratteri, di questo record di blocco viene generato utilizzando funzioni hash, per esempio., SHA (algoritmo hash sicuro)-256. A causa della proprietà di resistenza alla collisione delle funzioni hash, se qualcosa all'interno di un blocco cambia, anche solo una modifica a una cifra, il blocco otterrà un valore hash completamente diverso [9]. Le tecnologie di crittografia sono il cuore della blockchain, rendendo i dati blockchain immutabili e affidabili. Anche, la privacy e la riservatezza dei dati possono essere ben protette su blockchain utilizzando tecnologie di crittografia. Tutti questi sono fondamentali per costruire una piattaforma AI collaborativa e aperta per le PMI.

Contratto intelligente

I contratti intelligenti sono linee di codice informatico che vengono archiviate su una blockchain ed eseguite automaticamente quando vengono soddisfatti termini e condizioni predeterminati. Sono programmi che vengono eseguiti come sono stati impostati per essere eseguiti dagli sviluppatori al livello più elementare. I vantaggi degli smart contract sono più evidenti nelle collaborazioni aziendali, in cui sono tipicamente utilizzati per far rispettare alcuni accordi, in modo che tutti i partecipanti possano essere certi del risultato senza il coinvolgimento di un intermediario [10]. Attraverso contratti intelligenti, le tecnologie blockchain possono potenzialmente facilitare il coordinamento decentralizzato e l'allineamento degli incentivi su una scala che solo centralizzata, strutture top-down in precedenza potevano. Coordinare gruppi di partecipanti senza fiducia sulla rete blockchain decentralizzata e farli comportare in modo produttivo e pacifico può essere ottenuto utilizzando contratti intelligenti. In un mercato AI aperto, possiamo creare un meccanismo di incentivazione equo sugli smart contract. Assicura che tutti i partecipanti alla blockchain, per esempio., collaboratore di dati, contributore e validatore del modello, possono ricevere ricompense eque se i loro contributi portano a un valore aziendale reale.

2.2. Etica dei dati allo scoperto mercato dell'IA

Sebbene le grandi imprese controllino la maggior parte dei dati, Le PMI ei consumatori sono i creatori di questi dati. In un mercato AI aperto, etica dei dati, che riguarda il modo in cui i dati vengono raccolti e utilizzati, è fondamentale. Un fiorente mercato aperto dell'IA dovrebbe essere tenuto a uno standard etico più elevato che crei valori aziendali insieme ai requisiti di leggi e regolamenti. L'etica dei dati può perciò, colmare il divario tra i requisiti legali e la creazione di valore aziendale. Infatti, l'uso etico dei dati ha senso per le PMI collaborare nel mercato aperto dell'IA. Un uso rispettoso ed equo dei dati può migliorare la reputazione aziendale e aumentare la fiducia del mercato. Quando il mercato aperto dell'IA garantisce che i dati personali vengano utilizzati eticamente attraverso le tecnologie blockchain, gli individui avranno maggiore fiducia nella protezione dei loro dati. A sua volta, la fiducia dei clienti crescerà e diventerà un vantaggio competitivo per il mercato aperto dell'IA.

Tecnologia blockchain, per disegno, offre una soluzione affidabile per la raccolta dei dati, scambio e analisi. In una rete decentralizzata blockchain, i peer condividono l'accesso a un registro aperto, che funge da fidato, database di sola aggiunta e l'unica fonte di dati transazionali. Gli algoritmi di consenso assicurano che solo i dati considerati attendibili dalla maggior parte dei nodi peer verranno aggiunti alla blockchain. Gli scambi di dati sulla blockchain sono ben protetti da tecnologie crittografiche e smart contract. Le politiche etiche possono essere implementate anche come contratti intelligenti nella blockchain. Se i dati sono distorti o se i modelli di intelligenza artificiale soddisfano i requisiti etici possono essere aggiunti al registro aperto blockchain. Perciò, i nodi peer blockchain sapranno se i dati e i modelli soddisfano i requisiti etici, e decidere se costruire soluzioni di intelligenza artificiale su questo.

3. Un quadro proposto Per un mercato AI aperto

La sezione 2 descrive come la blockchain può aiutare a costruire un mercato AI aperto e collaborativo per le PMI. Un quadro dettagliato è proposto in questa sezione attraverso la sinergia delle tecnologie AI e blockchain (Figura 3). Nell'attuale contesto di Internet, sebbene le PMI e i consumatori siano i creatori della maggior parte dei preziosi dati di Internet, le grandi imprese ottengono la maggior parte del valore aziendale generato da questi dati. Non esiste un meccanismo efficace per restituire il valore aziendale ai veri creatori di dati. Con le tecnologie blockchain, Le PMI e i consumatori possono potenzialmente diventare i veri proprietari dei propri dati e godere del valore aziendale creato utilizzando i propri dati. Un autonomo, la piattaforma di dati aperti può essere costruita utilizzando le tecnologie blockchain. È possibile progettare modelli di incentivi adeguati utilizzando contratti intelligenti per incoraggiare i proprietari di dati a condividere i dati su questo framework. Perciò, il potere dell'IA non è più controllato solo dalle grandi imprese, ma avvantaggia le PMI.

Nella proposta di collaborazione, quadro di intelligenza artificiale aperto, ci sono cinque diversi tipi di partecipanti:1) iniziatori di attività di intelligenza artificiale, 2) traduttori modello, 3) contributori di dati, 4) contributori del modello e 5) validatori del modello. Ogni partecipante è completamente autonomo e responsabile del proprio comportamento individuale. Gli iniziatori delle attività di intelligenza artificiale sono solitamente le PMI. Sebbene le PMI non dispongano delle competenze e dei dati per costruire e addestrare i modelli di IA, di solito hanno una profonda conoscenza del business. Possono identificare preziosi casi d'uso dell'IA che potenzialmente generano enormi valori di business. Gli iniziatori delle attività di intelligenza artificiale descriveranno le attività di intelligenza artificiale utilizzando il linguaggio aziendale, per esempio., contesto e obiettivi aziendali, e definire impegni di compensazione finanziaria. Alcuni modelli di attività aziendali di intelligenza artificiale possono essere forniti nel quadro collaborativo per aiutare gli iniziatori delle attività delle PMI a spiegare le attività di business di intelligenza artificiale in modo più accurato. Queste attività di intelligenza artificiale saranno automaticamente impacchettate in contratti intelligenti e pubblicate sulla rete blockchain decentralizzata.

Una volta pubblicate le attività di intelligenza artificiale, i nodi del traduttore modello sulla rete blockchain riceveranno i requisiti aziendali. Trasformeranno quindi questi requisiti aziendali in requisiti tecnici del modello di intelligenza artificiale, per esempio., dati in ingresso, criteri di valutazione del modello, dati in uscita, ecc. Questi requisiti tecnici del modello di intelligenza artificiale verranno quindi trasmessi sulla rete blockchain utilizzando contratti intelligenti. La relazione corrispondente tra le attività aziendali originali dell'IA e i requisiti tecnici del modello sarà definita negli smart contract.

Dopo aver definito i requisiti tecnici del modello di IA, i nodi decentralizzati nella rete blockchain sapranno quali tipi di dati sono richiesti dal compito AI. Alcuni dei nodi potrebbero avere dati rilevanti per l'addestramento del modello di intelligenza artificiale. Questi potenziali contributori di dati possono valutare gli impegni di compensazione finanziaria definiti nel contratto intelligente e decidere se partecipare a questo compito di intelligenza artificiale. Se scelgono di contribuire al compito dell'IA, possono condividere il proprio set di dati tramite archiviazione decentralizzata (DS), come l'Interplanetary File System (IPFS) [11]. Questi dati condivisi saranno ben protetti utilizzando DS e tecniche di crittografia. Perciò, i diritti e gli interessi dei fornitori di dati possono essere ben protetti. Con requisiti aziendali chiari, requisiti tecnici e set di dati condivisi, i contributori del modello possono costruire e addestrare modelli di intelligenza artificiale adatti. I contributori del modello addestrano i modelli di intelligenza artificiale localmente per una determinata attività utilizzando una risorsa dati locale o i dati condivisi dai contributori dati associati. Dopo aver addestrato con successo il modello di IA locale secondo i criteri definiti dal traduttore del modello tramite contratti intelligenti, come un punteggio di precisione superiore al 90%, i contributori del modello annunciano la completezza della formazione e condividono il modello di intelligenza artificiale sulla rete blockchain tramite il DS. Le tecnologie di apprendimento federato (FL) [12] possono essere utilizzate in questa fase per creare modelli di intelligenza artificiale ad alte prestazioni per i compiti, proteggendo al contempo la privacy dei dati.

I validatori di modelli disponibili sono selezionati dalla rete blockchain utilizzando opportuni protocolli di consenso [13] per verificare i contributi dei modelli di apprendimento addestrati localmente. La verifica viene condotta secondo i criteri definiti dai traduttori modello tramite smart contract, ad esempio se la precisione può essere migliorata dopo aver fuso il modello rivendicato. Il voto a maggioranza tra i validatori del modello viene utilizzato per determinare il contributo dei corrispondenti contributori del modello. L'iniziatore del compito di intelligenza artificiale viene informato della conclusione del voto a maggioranza. Se questa conclusione è positiva, la transazione del modello di IA addestrato localmente verificato, chiamato anche modello privato, è stabilito tra l'iniziatore del compito di intelligenza artificiale e i contributori associati, cioè., traduttore modello, collaboratore di dati, contributore del modello e validatore del modello. Perciò, questi contributori ricevono una compensazione finanziaria e l'iniziatore dell'attività AI ottiene l'accesso al modello AI in IPFS. Inoltre, anche i validatori del modello coinvolti nell'attività vengono compensati dagli iniziatori per il loro sforzo. Al termine della finestra temporale assegnata all'attività AI, l'iniziatore dell'applicazione fonde tutti i modelli privati ​​verificati ricevuti per ottenere il metamodello che verrà applicato per affrontare l'attività di intelligenza artificiale.

In questo quadro, un nodo nella rete blockchain può partecipare nel ruolo di traduttore di modelli, collaboratore di dati, contributore del modello e validatore del modello allo stesso tempo. Però, questi diversi ruoli verranno solitamente eseguiti da nodi diversi. I contratti intelligenti svolgono un ruolo fondamentale nell'intero quadro per creare un modello di incentivazione equo per tutti i partecipanti. Definirà i premi che i diversi contributori possono ottenere se le applicazioni di intelligenza artificiale creano davvero valori aziendali. A causa della proprietà immutabile del contratto intelligente blockchain, i contributori sono altamente motivati ​​a lavorare insieme e dare contributi.

4. Conclusione e Lavoro futuro

Sebbene l'intelligenza artificiale abbia cambiato il modo in cui operano le grandi imprese oggi e abbia avuto un impatto profondo e di ampia portata sulle loro attività, la maggior parte delle PMI non può ancora beneficiare del rapido sviluppo delle tecnologie di IA. Questo documento discute le principali sfide che le PMI stanno affrontando nell'era dell'IA, cioè., la mancanza di dati e talento. Per vincere queste sfide, questo documento propone di sfruttare le tecnologie blockchain per costruire un ambiente collaborativo, mercato aperto dell'IA. Viene proposto un quadro collaborativo dettagliato di mercati aperti dell'IA per potenziare le PMI nell'era dell'IA. Questo framework garantisce l'uso etico dei dati nello sviluppo di soluzioni AI. Diversi partecipanti al mercato aperto dell'IA, cioè., iniziatore di attività di intelligenza artificiale, traduttore modello, collaboratore di dati, contributore del modello e validatore del modello, possono collaborare efficacemente per creare soluzioni di intelligenza artificiale di successo per le PMI. Tutti i partecipanti possono ricevere un equo compenso finanziario per i loro contributi definendo il meccanismo di incentivazione utilizzando smart contract sulla blockchain. Attraverso questo quadro, la potenza dell'IA non è controllata dalle grandi imprese ma avvantaggia un gran numero di PMI.

Sia l'intelligenza artificiale che la blockchain hanno ancora una lunga strada davanti a loro, e sono necessarie ulteriori ricerche per sbloccare completamente il potenziale della sinergia tra AI e blockchain [14]. Nel futuro, possiamo esplorare ulteriormente come progettare e implementare un quadro simile nelle aree dell'etica dell'IA [15] e dell'IA spiegabile [16]. Inoltre, l'integrazione dell'edge computing in un quadro simile è anche un'area di ricerca emergente e importante per fornire soluzioni di intelligenza artificiale inclusive alle PMI [17].