Umělou inteligencí zachraňuje životy. A to jsem chtěl být popelář, říká mladý vědec

Kybernetika, umělá inteligence, strojové učení, počítačové vidění, neuronové sítě. Při rozhovoru s devětadvacetiletým Lukášem Pickem máte pocit, že věnovat se této oblasti vědy je jedna z nejradostnějších cest, na kterou vás život může zavést. S vášní v hlase poutavě popisuje, jak vytváří aplikace na rozpoznávání hub, hadů, nemocí pšenice či automatickou detekci zvířat z fotopastí.

Lukáš Picek

Západočeská univerzita v Plzni

• narodil se 4. června 1991 v Berouně
• věnuje se rozvoji a využití systémů umělé inteligence v oblastech ochrany životního prostředí, biologické diverzity a zemědělství
• vedle zmíněných aplikací je také spoluautorem systému pro automatickou detekci zvířat z fotopastí v národním parku Serengeti v severní Tanzanii
• čtvrtým rokem studuje doktorské studium na Katedře kybernetiky Fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni 
• mimo akademickou sféru působí jako konzultant v oboru umělé inteligence na volné noze a současně rozvíjí vlastní softwarovou společnost
• loni obdržel stipendium rektora Západočeské univerzity za mimořádné studijní výsledky a vynikající reprezentaci univerzity v odborných oblastech

Jeho aplikace a programy jsou oceňované v soutěžích na celém světě a pomáhají s výzkumem řadě dalších vědeckých týmů. Díky oné mobilní aplikaci pro rozpoznávání hub Svampeatlas (která umí rozpoznat téměř 1400 druhů hub, mapovat je a tím podporovat mykologický výzkum) se například v Dánsku, kde vznikla, podařilo zachytit i velmi vzácné druhy.

Dnes student doktorského studia na Katedře kybernetiky Fakulty aplikovaných věd Západočeské univerzity v Plzni ale původně žádné vědecké ambice ani vysněné povolání neměl. „Myslím, že jsem chtěl být nanejvýš hasič nebo popelář, jako většina dětí,“ říká Picek s nadsázkou. Na střední škole se ale dostal k automatizaci a stejným směrem se vydal i na začátku vysokoškolských studií.

Směr: umělá inteligence

Na Západočeské univerzitě v Plzni Picek nastoupil na Fakultu aplikovaných věd na obor kybernetika a řídicí technika. „Zjistil jsem ale, že mi toto směřování tak úplně nevyhovuje. A tak jsem po bakalářském studiu ustoupil k vedlejšímu oboru, který na katedře máme. A u umělé inteligence, respektive počítačového vidění, jsem už zůstal,“ popisuje.

„Původní obor by mě směroval například k tomu, že bych mohl řídit teplotu v jaderném reaktoru. Je to určitě potřebná práce a někoho to může naplňovat., já mám ale radši, když si na výsledky svojí práce mohu sáhnout a vidím poměrně rychle nějaký přínos,“ popisuje nynější doktorand. Věnuje se tedy počítačovému vidění a umělým neuronovým sítím a úspěšně je využívá v širokém spektru témat.

Několik měsíců se tak věnuje rozpoznávání hub, potom třeba nemocem obilí a jindy zase hadům či korálům. Picek mluví o shodě okolností, které ho vedou od jednoho zajímavého projektu ke druhému. Ačkoli: od dětství ho to táhne k přírodě. A té se věnuje radši než třeba vytváření aplikací zaměřených na hlídání lidí a rozpoznávání obličejů ve stylu velkého bratra, což je další oblast, kde se technologie počítačového vidění a neuronových sítí využívá.

Dány učí rozpoznávat houby

Úplně první Pickova aplikace se tak ne náhodou zaměřila na právě na houby. Napadlo ho, že by nebylo špatné chodit do lesa s aplikací v telefonu, která by pomohla rozpoznat jejich druh. Tehdy však zůstalo jen u drobnější školní práce a nápad na čas skončil v šuplíku. Oklikou se k němu Picek vrátil až díky spolupráci s týmem profesora Jiřího Matase z Centra strojového vnímání Fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze.

„Profesor Matas přišel s tím, že má studenta – Milana Šulce –, který se věnuje podobným věcem jako já, zda to nechceme dát dohromady. A nakonec jsme se spolu dostali až k Dánské mykologické společnosti a k jednomu z předních světových odborníků na mykologii Jacobu Heilmann-Clausenovi,“ popisuje úspěšnou spolupráci posledních tří let.

Češi mají v oblasti mykologie vědecky řečeno výjimečné zkušenosti s prací v terénu. A Dánové mají zase v tom samém špičkovou vědu a výzkum...

„S nadsázkou bych řekl, že Češi mají v oblasti mykologie vědecky řečeno výjimečné zkušenosti s prací v terénu. A Dánové mají zase v tom samém špičkovou vědu a výzkum,“ směje se Picek a navazuje popisem, jak barevně i chuťově výjimečná je smaženice z čirůvky fialové. Tu možná kdekdo v lese raději nechá právě kvůli její výrazné barvě, i když by nemusel.

V Dánsku stojí za projektem Svampeatlas dánští mykologové Thomas Jeppesen z Global Biodiversity Information Facility a Jacob Heilmann-Clausen a Emil Lind z University of Copenhagen. Ti mají na starosti především správu a vývoj webové a mobilní aplikace. Česká část týmu má za úkol „učení“ umělé inteligence pomocí stovek tisíc fotografií různých druhů hub tak, aby uměla rozpoznat nikdy neviděné houby i v terénu.

Unikátní aplikace

Noque ApS

Aplikací na rozpoznávání hub z fotografií či obrazů je již v dnešní době několik. Dánsko-česká aplikace Svampeatlas, která je k dispozici zdarma, však spojuje užitek pro běžné houbaře s přínosem pro vědu. Umí nejen rozpoznávat houby, ale díky sdílení polohy a dalším dobrovolně získaným informacím od uživatelů pomáhá s mapováním výskytů jednotlivých druhů. Mykologové pak mohou tyto informace z terénu použít pro další výzkum. Díky tomu se razantně zvýšil počet obrázků, GPS souřadnic a dalších dat v databázi. A Dánská mykologická společnost tak například zachytila i druhy hub, které odborníci považovali za vymřelé nebo extrémně vzácné. Aplikace Svampeatlas umí nyní rozpoznat 1394 druhů hub a stále se pracuje na jejím rozšiřování.

Zachránit úrodu i životy

Ale houbami to nekončí. Picek se zabýval i dalšími rozpoznávacími projekty. Třeba kategorizací vzácných druhů rostlin, u nichž máme znalosti jen ze starých herbářů a nákresů. A vedle soutěže pro tanzánský národní park (viz box Fotopasti v Tanzánii) se také věnoval ve spolupráci s Institute of Global Health v Ženevě vývoji softwaru, který má lékařům a záchranným složkám pomoci rozeznávat nebezpečné druhy hadů.

Na ušknutí jedovatými hady zemře podle WHO každý rok po celém světě přes sto tisíc lidí a dalších čtyři sta tisíc má vážné následky. Výzkumy však ukazují, že lékaři v terénu znají protijedy, ale nemají tak široké znalosti, aby vždy správně určili původce uštknutí. Plánovaná aplikace, která je momentálně testována experty na hady, by tak v mnohých případech mohla zachraňovat životy. Aktuálně dokáže rozpoznat 783 druhů hadů a vývoj stále pokračuje.

Jiná aplikace, která rovněž vznikla v rámci vypsané mezinárodní soutěže, zase umí z fotografií pšenice rozpoznávat rez pšeničnou. Hlavní motivací pro její vývoj se stala snaha zapojit umělou inteligenci do boje s hladomorem a chudobou v afrických zemích. Právě rychlá identifikace choroby, která rostlinu postihuje, může předejít jejímu dalšímu šíření a alespoň zčásti zamezit dopadu na úrodu i potenciální finanční příjem zemědělců.

Své řešení prezentoval Picek loni v dubnu na konferenci ICLR (International Conference on Learning Representations), která se měla konat v Etiopii, ale kvůli koronaviru se nakonec odehrála jen online. Účastníci tak kvůli koronaviru přišli o jednu z velkých výhod osobního setkání na takové akci – navázání nových kontaktů a otevírání nových možností spolupráce.

Nejistota a změny kvůli koronaviru se navíc netýkají jen této jedné konference. Přesun na jiné termíny či do online světa se dotkl i dalších akcí, na kterých měl Lukáš Picek výsledky své práce prezentovat.

Fotopasti v Tanzánii

Shutterstock

Za jedno z největších profesních výzev pak Picek označuje projekt pro automatickou detekci pohybu zvířat ve fotopastech v národním parku Serengeti v Tanzánii. Přesto zadání soutěže, organizované ve spolupráci s Microsoft AI for Earth, Picesk se svým kolegou Miroslavem Valanem vyřešil v rekordním čase: místo stanovených dvou měsíců jim stačilo pouze deset dní. Předčili tak dalších 810 týmů z celého světa.

Řešitelé soutěže vytvářeli algoritmus, který bude rozpoznávat fotografie zvířat, jejichž pohyb zachytily fotopasti. „Vytvořený systém se vyrovná rozlišovacím schopnostem běžného člověka, což velice urychlí zpracování dat. Před jeho vznikem čekalo na manuální rozpoznání sedm milionů snímků z fotopastí. V přepočtu na jednoho člověka to vychází zhruba na dva roky dobrovolnických prací, které lze nyní ušetřit," říká mladý věděc.

Díky nízkým nárokům systému na výpočetní výkon je navíc možné jeho nasazení přímo k fotopastem. Systém pak může pracovat s pořízenými fotografiemi přímo na místě a upozorňovat ochranáře na mimořádné události.

Bližší Stanford online než spolupráce v Čechách

Při vyprávění o svých mezinárodních kontaktech a setkáních z konferencí se doktorand Západočeské univerzity v Plzni smutně zmiňuje o tom, jak těžko se v jeho oboru navazuje vědecká spolupráce v Česku. Na vině je podle něj obecně problematické financování zdejší vědy i nedůvěra zdejších vědců k novým technologiím a jejich potenciálu.

Pokud budu chtít kontaktovat někoho v akademické sféře v České republice, tak mě nikdo nebude brát vážně. Ale pokud napíšu profesorovi na Stanford, odepíše mi za dvě hodiny...

Třetí velkou bolest vidí i v tom, že se zde ve vědě spíše než nápady oceňují tituly a postavení. „Pokud budu chtít kontaktovat někoho v akademické sféře v České republice, tak mě, až na světlé výjimky, nikdo nebude brát vážně. Nejsem profesor, takže nejsem nikdo důležitý a nikdo ve spolupráci se mnou neuvidí přínos. Ale pokud napíšu profesorovi na Stanford, odepíše mi za dvě hodiny a nemá problém pustit se se mnou do online diskuze,“ srovnává své zkušenosti.

Neláká ho tedy přesunout se se svými projekty do zahraničí? „Mně se v Česku strašně líbí. Procestoval jsem spoustu zemí a vždy se rád vracím. Ne že bych nechtěl na pár let třeba na postdoktorandské studium nebo že bych se vyhýbal zahraničním konferencím. Spíš bych ale v budoucnu chtěl postupně měnit to prostředí tady. Nemám rád lidi, kteří si na něco stěžují a nic nedělají. Teď můžu ukazovat jiný přístup třeba studentům, které při jejich studiu vedu. Věřím, že v budoucnu najdu více způsobů, jak zdejší vědecké prostředí měnit,“ plánuje Picek.

Magazín vysokých škol Universitas.cz

Universitas.cz

 

Společný magazín čtyřiadvaceti českých vysokých škol. Rozhovory s vědci a vědkyněmi, aktuality o výzkumu i vysokoškolské politice, analýzy, komentáře. Sledujte i na www.facebook.com/UniversitasCZ a twitter.com/UniversitasCZ.

 

Mezitím se na akademické půdě soustředí na dokončení doktorátu a rozvoj zmíněných aplikací, které dále slouží vědeckým výzkumům. Soutěže mu navíc přinášejí přilepšení k doktorskému stipendiu – pro autory vítězného řešení jsou obvykle určeny odměny. A výhody přinášejí jeho úspěchy i mateřské univerzitě, i když v tomto případě nejde přímo o peníze jako o prestiž a publikační zmínky.

„Člověk by se tomu nemohl věnovat bez velké dávky nadšení. Pro výdělek to rozhodně nedělám, těší mě, že mé nápady mohou být užitečné. Důležité je pro mě také to, že práce na zmíněných aplikacích a algoritmech souvisí s mojí doktorskou prací. Věnuji se v ní jemnozrnnému rozpoznávání v oblasti biologických druhů a vědecko-výzkumnou část mohu běžně přenášet do realizace. Díky tomu vím, že se nevěnuji věcem takzvaně do šuplíku. To by ostatně myslím nebylo nic pro mě,“ uzavírá s úsměvem.

Text původně vyšel na serveru Universitas.cz, redakčně kráceno.

Jak jde dohromady byznys a medicína? Dočtete se v novém Finmagu

Je medicína byznys? Jak pro koho. „Frustraci mladých lékařů chápu. Nemají ani na chůvu, aby jim pohlídala děti, když pracují,“ říká přednosta chirurgické kliniky Robert Lischke.

Zdroj: Finmag

MEDICÍNA A BYZNYS

Jak venkovští praktici nepřicházejí o iluze • Ženy mění medicínu • Nejstarší pražská nemocnice objektivem Alžběty Jungrové • Nejdražší léky na světě • Obézních přibývá, Česko dohání USA.

BYZNYS JE HRA

„Investice do umění se do tabulek nevtěsná,“ říká Pavlína Pudil z Kunsthalle • Nejdražší materiál roku 2023? Hrst štěrku z vesmíru za miliardu dolarů • Ekologie musí být podle Tomáš Nemravy, výrobce dřevěných domů, ekonomická.

Koupit Finmag