Аспирант Никаша Патель ’22 использует искусственный интеллект для создания вычислительной модели того, как младенцы учатся ходить, что могло бы помочь роботам аналогичным образом приобретать двигательные навыки.
Ее исследование, которое находится на стыке обучения с подкреплением и двигательного обучения, использует инструменты и методы информатики для изучения мозга и человеческого познания.
Это область исследований, о которой она не знала до прибытия в Массачусетский технологический институт осенью 2018 года, и о которой Патель, вероятно, не подумала бы, если бы она не записалась на недавно запущенную смешанную специальность «Курс 6–9: Вычисления». и «Познание» следующей весной.
Патель была привлечена гибкостью, предлагаемой курсами 6–9, которые позволили ей пройти различные курсы: от специализации по мозговым и когнитивным наукам (Курс 9) до специализации по информатике (Курс 6). Например, она одновременно посещала занятия по нейронным вычислениям и занятия по алгоритмам, что помогло ей лучше понять некоторые вычислительные подходы к науке о мозге, которые она сейчас использует в своих исследованиях.
После получения степени бакалавра прошлой весной Патель поступила на магистерскую программу 6-9 лет и сейчас работает над докторской диссертацией в области вычислений и познания. Хотя докторская степень изначально не была в ее поле зрения, смешанная специальность открыла ей глаза на уникальные возможности междисциплинарных исследований. В будущем она надеется изучить двигательный контроль и вычислительные блоки, которые наш мозг использует для движения.
«Оглядываясь назад на свой опыт в Массачусетском технологическом институте, я понимаю, что обучение на курсах 6–9 действительно привело меня к этому моменту. Вы не можете просто думать о мире через одну призму. Вам необходимо иметь обе точки зрения, чтобы вместе решать эти сложные проблемы», — говорит она.
Смешение дисциплин
Курс 6–9 факультета мозговых и когнитивных наук является одной из четырех смешанных специальностей, доступных в Компьютерном колледже Шварцмана Массачусетского технологического института. Каждая из специальностей предлагается совместно факультетом электротехники и информатики и отдельным факультетом Массачусетского технологического института. Курс 6–7 «Информатика и молекулярная биология» предлагается на кафедре биологии; Курс 6–14 «Информатика, экономика и наука о данных» предлагается на факультете экономики; и курс 11-6 «Городская наука и планирование с использованием информатики» предлагается на факультете городских исследований и планирования.
Каждая специальность предназначена для того, чтобы дать студентам прочные знания в основах вычислений, таких как кодирование, алгоритмы и этический искусственный интеллект, а также дать им возможность решать сложные проблемы в различных областях, таких как нейробиология, экономика или городской дизайн, используя инструменты и идеи из этой области. информатики.
Четыре специальности, открытые в период с 2017 по 2019 год, быстро росли и теперь охватывают около 360 студентов, или примерно 8 процентов от общего числа студентов MIT.
Учитывая такой большой упор на генеративный искусственный интеллект и машинное обучение во многих дисциплинах, даже в тех, которые традиционно не связаны с информатикой, для доцента Мехрдада Джазайери неудивительно, что смешанные специальности, и в частности курс 6–9, развиваются так быстро. На курс 6–9 было запущено 40 студентов, и с тех пор число учащихся увеличилось в четыре раза.
«Многие студенты, поступающие в Массачусетский технологический институт, очарованы инструментами и методами машинного обучения, поэтому возможность использовать эти навыки в такой области, как нейробиология, — это прекрасная возможность для студентов с разными интересами», — говорит Джазайери, который также является директором по образованию факультета. Доктор наук о мозге и когнитивных науках и исследователь Института исследований мозга Макговерна.
«Совершенно очевидно, что новые разработки и идеи в промышленности и технологиях будут сильно зависеть от вычислительной мощности. Области, связанные с человеческим разумом, ничем не отличаются от этого: от изучения нейродегенеративных заболеваний до исследований развития детей и понимания того, как маркетинг влияет на человеческую психику», — говорит он.
Вычисления для улучшения медицины
Использование возможностей информатики для оказания влияния на биологические исследования вдохновило старшего Чарви Шарму на обучение на курсах 6–7.
Хотя она интересовалась медициной с юных лет, только когда она поступила в Массачусетский технологический институт, она начала изучать роль вычислений в здравоохранении.
Придя в колледж, интересуясь как информатикой, так и биологией, Шарма решил получить двойную специализацию; однако вскоре она поняла, что ее действительно интересовало пересечение двух дисциплин, и курс 6–7 идеально подходил ей.
Шарма, которая планирует поступить в медицинскую школу, считает, что информатика и медицина совпадают в ее работе в качестве научного сотрудника в Институте исследований рака им. Коха при Массачусетском технологическом институте. Она и ее коллеги-исследователи стремятся понять, как сигнальные пути способствуют способности клетки избежать остановки клеточного цикла или неспособности клетки продолжать делиться после повреждения ДНК. Их работа может в конечном итоге привести к улучшению лечения рака.
Навыки обработки данных и анализа, которые она отточила на курсах информатики, помогают ей понимать и интерпретировать результаты своих исследований. Она ожидает, что те же самые навыки окажутся полезными в ее будущей карьере врача.
«Многие инструменты, используемые в медицине, требуют определенных знаний в области технологий. Но в большей степени, чем технические навыки, которые я приобрела в рамках своего фонда информатики, я думаю, что вычислительное мышление — решение проблем и распознавание образов — будет невероятно полезно в лечении и диагностике как врач», — говорит она.
ИИ для лучших городов
В то время как биология и медицина — это области, где машинное обучение играет все большую роль, городское планирование — это еще одна область, которая быстро становится зависимой от больших данных и использования искусственного интеллекта.
Заинтересовавшись изучением того, как вычисления могут улучшить городское планирование, старший Квеси Африфа решил подать заявление в Массачусетский технологический институт после прочтения смешанного основного курса 11-6 «Городские науки и планирование» с информатикой.
Его опыт взросления в столице Ганы Аккре, расположенной посреди быстро растущей и разрастающейся городской агломерации с населением около 5,5 миллионов человек, убедил Африфу в том, что данные можно использовать для формирования городской среды таким образом, чтобы сделать ее более пригодной для жизни. жители.
Сочетание основ курса 6, таких как разработка программного обеспечения и наука о данных, с важными концепциями городского планирования, такими как справедливость и управление окружающей средой, помогло ему понять важность работы с сообществами для создания этических программных инструментов на основе искусственного интеллекта. за ответственное развитие.
«Мы не можем быть просто умными инженерами из Массачусетского технологического института, которые приходят и говорят людям, что им делать. Вместо этого нам нужно понять, что сообщества обладают знаниями о проблемах, с которыми они сталкиваются, а инструменты технологий и планирования — это способ улучшить их развитие по-своему», — говорит он.
Будучи студентом-исследователем, Африфа работал над инструментами для анализа воздействия на пешеходов, которые показали ему, как идеи планирования, такие как пространственный анализ и картографирование, и методы разработки программного обеспечения из информатики могут дополнять друг друга.
В конечном итоге он надеется, что создаваемые им программные инструменты позволят планировщикам, политикам и членам сообщества быстрее добиться прогресса в преобразовании кварталов, поселков и городов, чтобы они отвечали потребностям людей, которые там живут и работают.