Empoderando a las pequeñas y medianas empresas a través de la sinergia de IA y Blockchain

Por Yan Pang

La capacidad de hacer un uso eficaz de la tecnología de IA se ha mantenido hasta ahora en el ámbito de las grandes empresas, con su acceso a grandes cantidades de datos. ¿No hay alguna forma de que las pequeñas y medianas empresas también puedan darse cuenta del potencial de la IA? Yan Pang cree que hay, y aquí explica cómo.

En todas las industrias, La inteligencia artificial (IA) está cambiando la forma en que las grandes empresas hacen negocios. Sin embargo, las pequeñas y medianas empresas (PYME) no han podido disfrutar de los dividendos del rápido desarrollo de las tecnologías de IA, por falta de datos y talento. Este documento analiza los desafíos a los que se enfrentan las pymes en la era de la IA y propone un marco de colaboración para un mercado de IA abierto. El marco garantiza el uso ético de los datos en un mercado de IA abierto y empodera a las pymes a través de la sinergia de IA y blockchain. Con este marco, Las pymes pueden superar potencialmente los desafíos de los datos y el talento, y beneficiarse enormemente del rápido desarrollo de las tecnologías de IA y blockchain.

1. Introducción

En la última decada, hemos sido testigos del notable aumento de la inteligencia artificial (IA). La tecnología ha tenido un impacto profundo en muchas áreas de nuestra vida diaria, desde recomendar productos a los clientes en plataformas de comercio electrónico, para detectar fraudes y riesgos en transacciones con tarjetas de crédito, para optimizar los flujos de tráfico en los sistemas de transporte, para brindar apoyo en la toma de decisiones a los médicos en los hospitales. La IA ya se ha convertido en la máxima prioridad para muchas grandes empresas como catalizador de la transformación digital de las industrias. En todas las industrias, La IA está cambiando la forma en que las grandes empresas hacen negocios y creando un enorme valor comercial para ellas. Según Alibaba, su chatbot impulsado por IA puede comprender más del 90 por ciento de las consultas de los clientes y atiende a más de 3,5 millones de usuarios al día [1]. Google informa que un sistema de recomendación de IA ya ha proporcionado ahorros de energía constantes de alrededor del 30 por ciento en promedio para los centros de datos altamente optimizados de Google [2]. Para incorporar la IA en las operaciones empresariales y lograr un impacto comercial real, hay dos componentes fundamentales, es decir., modelo y datos. Las técnicas de modelado se utilizan para transformar los requisitos comerciales del mundo real en modelos matemáticos de inteligencia artificial adecuados para el análisis científico. Los datos se utilizan para entrenar estos modelos de IA, para que puedan hacer predicciones precisas basadas en nuevos datos (Figura 1). Si bien las técnicas de modelado siguen siendo vitales en la creación de soluciones de IA [3], Los datos se vuelven cada vez más críticos en el rendimiento de la solución de IA moderna basada en datos. Michele y Eric [4] presentaron un estudio de los efectos del tamaño de los datos en el rendimiento de los modelos de aprendizaje automático para la desambiguación del lenguaje natural. Mostró que el rendimiento de diferentes técnicas de aprendizaje automático podría beneficiarse significativamente de grandes conjuntos de datos de entrenamiento. Con datos pequeños (p. Ej., tamaño de datos de 10 ⁵ ), el mejor modelo es aproximadamente un x por ciento mejor que el peor modelo, mientras que la mejora del rendimiento producida por macrodatos (por ejemplo, tamaño de datos de 10 ⁹ ) es y%>> x% (Figura 2). Similar, Gabriel y Michael [5] demostraron que más datos superan a los algoritmos más inteligentes al comparar información mutua puntual con análisis semántico latente.

De estos estudios, Está claro que los datos son fundamentales para las empresas a fin de implementar soluciones de inteligencia artificial para mejorar sus negocios. Sin embargo, Los datos más valiosos están controlados actualmente por grandes empresas, p.ej., Google, Facebook, Alibaba, Tencent etc. Esta es la razón por la que la mayoría de las historias de éxito de IA más conocidas provienen de estas grandes empresas en los últimos diez años. Aunque estas grandes empresas hacen contribuciones sustanciales para llevar soluciones de IA a nuestra vida diaria, Cada vez más personas se hacen una pregunta importante:¿cómo pueden las pequeñas y medianas empresas (PYME) beneficiarse también del rápido desarrollo de las tecnologías de IA? Todos sabemos que las pymes desempeñan un papel fundamental en la mayoría de las economías, particularmente en los países en desarrollo. Según un informe reciente del Banco Mundial [6], Las pymes representan la mayoría de las empresas en todo el mundo y son contribuyentes esenciales a la creación de empleo y al desarrollo económico mundial. Representan alrededor del 90 por ciento de las empresas y más del 50 por ciento del empleo en todo el mundo. En la actualidad, Las pymes no han podido disfrutar de los dividendos de la IA, por falta de datos y talento. Las pymes no suelen tener un gran volumen de datos en comparación con las grandes empresas. Además, les resulta difícil atraer a expertos en inteligencia artificial, debido a la intensa competencia por el talento de la IA. Con todas estas limitaciones, ¿Las PYME todavía tienen buenas posibilidades de competir con las grandes empresas en la era de la IA? como lo hicieron en la era de Internet? Hace veinte años, muchas pymes innovadoras, p.ej., Alibaba, Google y Facebook, se destacó rápidamente de la competencia con las grandes empresas y creció hasta convertirse en gigantes tecnológicos en la era de Internet. ¿Pueden las pymes reproducir las mismas historias de éxito en la era de la IA? Es un gran signo de interrogación. Para que las pymes emerjan en la era de la IA, se deben abordar los desafíos de los datos y el talento. Recientemente, blockchain, un peer-to-peer, tecnología de red descentralizada, se ha llegado a considerar como una solución prometedora para superar estos desafíos.

2. La tecnología Blockchain empodera a las pymes en la era de la inteligencia artificial

La tecnología Blockchain se puede utilizar potencialmente para construir una colaboración, mercado abierto de la IA [7] para las PYME. Con eso se refiere, Las pymes pueden colaborar de forma eficaz para superar los desafíos en materia de datos y talento, y desarrollar soluciones de inteligencia artificial exitosas.

2.1. Conceptos clave de blockchain y un mercado abierto de IA

Los bloques de construcción fundamentales de blockchain incluyen una red descentralizada, un algoritmo de consenso, criptografía y un contrato inteligente. Todos estos juegan un papel esencial en la construcción de un mercado de IA abierto para las PYMES.

Red descentralizada

Una cadena de bloques es un registro abierto de información recopilada a través de una red descentralizada de igual a igual que se encuentra en la parte superior de Internet. Las redes peer-to-peer son sistemas participativos que se resisten al control de una superpotencia centralizada. Los participantes establecen reglas acordadas que evolucionan a medida que surge la necesidad o complejidad. Al distribuir poder y valor en todo el mundo, red descentralizada, el intercambio de información y valor puede volverse más eficiente, equitativo y abierto. Las cadenas de bloques no están controladas por ninguna autoridad central, sino por toda la red de participantes, quienes establecen las reglas de participación y optan por desarrollar el sistema de acuerdo con el consenso. Esto los hace resistentes a la censura e intrínsecamente más elásticos que la mayoría de los otros mecanismos de toma de decisiones para grandes grupos de participantes. Usando tecnología blockchain, Las pymes pueden trabajar juntas y construir una red colaborativa para que diferentes participantes contribuyan con casos de uso empresarial, modelos de datos e inteligencia artificial. Esta red colaborativa no está controlada por ninguna organización centralizada, pero beneficia a todo el ecosistema de las PYME.

Algoritmo de consenso

Un protocolo de consenso es un procedimiento mediante el cual todos los pares de la red descentralizada blockchain llegan a un acuerdo común sobre el estado actual del libro mayor abierto. De este modo, Los protocolos de consenso logran confiabilidad en la red blockchain y establecen confianza entre pares desconocidos en un entorno informático distribuido. Esencialmente, el protocolo de consenso asegura que cada nuevo bloque que se agrega a la cadena de bloques es la única versión de la verdad acordada por todos los nodos activos en la red. Desde la perspectiva de los datos, los protocolos de consenso decidirán:1) quién tiene la autoridad para agregar un nuevo bloque de datos en la cadena de bloques; y 2) qué datos se incluyen en el nuevo bloque [8]. Los protocolos de consenso aseguran que los datos de blockchain sean consistentes en diferentes nodos y reducen el riesgo de transacciones de datos falsificados. Esto mejora significativamente la calidad de los datos, que es esencial en la construcción de soluciones de inteligencia artificial exitosas.

Criptografía

Las cadenas de bloques utilizan dos tipos de algoritmos criptográficos, es decir., algoritmos de clave asimétrica y funciones hash. Las principales áreas de aplicación de los algoritmos de clave asimétrica en blockchain son la gestión de claves público-privadas y las firmas digitales. Las firmas digitales brindan integridad al proceso de transacción en blockchains. Son fácilmente verificables y no se pueden corromper. lo que garantiza que la cadena de bloques sea válida y que los datos estén verificados y sean correctos. Las funciones hash se utilizan para proporcionar la funcionalidad de una sola vista de la cadena de bloques a cada participante y hacer que el bloque de datos sea a prueba de manipulaciones. Una vez que se agrega un nuevo bloque de datos a la cadena de bloques, el valor hash, es decir., una cadena de caracteres única, de este registro de bloque se genera mediante funciones hash, p.ej., SHA (algoritmo hash seguro) -256. Debido a la propiedad de resistencia a colisiones de las funciones hash, si algo dentro de un bloque cambia, incluso un cambio de un solo dígito, el bloque obtendrá un valor hash completamente diferente [9]. Las tecnologías de criptografía son el núcleo de blockchain, haciendo que los datos de blockchain sean inmutables y confiables. También, La privacidad y la confidencialidad de los datos se pueden proteger bien en blockchains utilizando tecnologías de criptografía. Todos estos son cruciales para construir una plataforma de inteligencia artificial abierta y colaborativa para las pymes.

Contrato inteligente

Los contratos inteligentes son líneas de código de computadora que se almacenan en una cadena de bloques y se ejecutan automáticamente cuando se cumplen los términos y condiciones predeterminados. Son programas que se ejecutan tal y como los han configurado los desarrolladores en el nivel más básico. Los beneficios de los contratos inteligentes son más evidentes en las colaboraciones comerciales, en el que normalmente se utilizan para hacer cumplir algunos acuerdos, para que todos los participantes puedan estar seguros del resultado sin la participación de un intermediario [10]. A través de contratos inteligentes, Las tecnologías blockchain pueden potencialmente facilitar la coordinación descentralizada y la alineación de incentivos en una escala que solo centraliza, Las estructuras de arriba hacia abajo anteriormente podían hacerlo. La coordinación de grupos de participantes sin confianza en la red blockchain descentralizada y hacer que se comporten de manera productiva y pacífica se puede lograr mediante contratos inteligentes. En un mercado de IA abierto, podemos crear un mecanismo de incentivos justo sobre contratos inteligentes. Asegura que todos los participantes en la cadena de bloques, p.ej., contribuyente de datos, contribuyente y validador del modelo, pueden recibir recompensas justas si sus contribuciones generan valor comercial en el mundo real.

2.2. Ética de los datos al aire libre Mercado de la IA

Aunque las grandes empresas controlan la mayoría de los datos, Las pymes y los consumidores son los creadores de estos datos. En un mercado de IA abierto, ética de datos, que trata sobre cómo se recopilan y utilizan los datos, Es crucial. Un mercado próspero de IA abierto debe estar sujeto a un estándar ético más alto que cree valores comerciales junto con los requisitos de las leyes y regulaciones. La ética de los datos puede, por lo tanto, cerrar la brecha entre los requisitos legales y la creación de valor empresarial. De hecho, El uso ético de los datos tiene un buen sentido comercial para que las pymes colaboren en el mercado abierto de la IA. El uso respetuoso y justo de los datos puede mejorar la reputación empresarial y la confianza del mercado. Cuando el mercado de IA abierto garantiza que los datos personales se utilicen de forma ética a través de tecnologías blockchain, las personas tendrán una mayor confianza en la protección de sus datos. Sucesivamente, La confianza de los clientes crecerá y se convertirá en una ventaja competitiva para el mercado abierto de IA.

Tecnología blockchain, por diseño, ofrece una solución confiable para la recopilación de datos, intercambio y análisis. En una red descentralizada de blockchain, los pares comparten el acceso a un libro mayor abierto, que sirve como el de confianza, base de datos de solo anexión y fuente única de datos transaccionales. Los algoritmos de consenso aseguran que solo los datos en los que confían la mayoría de los nodos pares se agregarán a la cadena de bloques. Los intercambios de datos en la cadena de bloques están bien protegidos por tecnologías criptográficas y contratos inteligentes. Las políticas de ética también se pueden implementar como contratos inteligentes en la cadena de bloques. Si los datos están sesgados o si los modelos de IA cumplen con los requisitos éticos, se pueden agregar al libro mayor abierto de blockchain. Por lo tanto, los nodos pares de blockchain sabrán si los datos y los modelos cumplen con los requisitos éticos, y decidir si construir soluciones de inteligencia artificial además de eso.

3. Un marco propuesto Para un mercado de IA abierto

La sección 2 describe cómo blockchain puede ayudar a construir un mercado de inteligencia artificial abierto y colaborativo para las pymes. En esta sección se propone un marco detallado a través de la sinergia de las tecnologías de IA y blockchain (Figura 3). En el marco actual de Internet, aunque las pymes y los consumidores son los creadores de la mayoría de los valiosos datos de Internet, las grandes empresas obtienen la mayor parte del valor comercial generado por estos datos. No existe un mecanismo eficaz para devolver el valor comercial a los verdaderos creadores de datos. Con tecnologías blockchain, Las pymes y los consumidores pueden potencialmente convertirse en los verdaderos propietarios de sus datos y disfrutar del valor empresarial creado con sus propios datos. Un autónomo, La plataforma de datos abiertos se puede construir utilizando tecnologías blockchain. Se pueden diseñar modelos de incentivos adecuados utilizando contratos inteligentes para alentar a los propietarios de datos a compartir datos en este marco. Por lo tanto, el poder de la IA ya no está controlado solo por las grandes empresas, pero beneficia a las pymes.

En la propuesta colaborativa, marco de IA abierto, Hay cinco tipos diferentes de participantes:1) iniciadores de tareas de IA, 2) traductores de modelos, 3) contribuyentes de datos, 4) contribuyentes del modelo y 5) validadores del modelo. Cada participante es completamente autónomo y responsable de su propio comportamiento individual. Los iniciadores de tareas de IA suelen ser pymes. Aunque las pymes no tienen la experiencia y los datos para construir y entrenar los modelos de IA, por lo general, tienen un conocimiento profundo de los negocios. Pueden identificar valiosos casos de uso de IA que potencialmente generan enormes valores comerciales. Los iniciadores de tareas de IA describirán las tareas de IA utilizando lenguaje empresarial, p.ej., contexto y objetivos comerciales, y definir compromisos de compensación financiera. Algunas plantillas de tareas comerciales de inteligencia artificial se pueden proporcionar en el marco colaborativo para ayudar a los iniciadores de tareas de las PYME a explicar las tareas comerciales de inteligencia artificial con mayor precisión. Estas tareas de IA se empaquetarán automáticamente en contratos inteligentes y se publicarán en la red blockchain descentralizada.

Una vez que se publican las tareas de IA, los nodos del traductor de modelos en la red blockchain recibirán los requisitos comerciales. Luego, transformarán estos requisitos comerciales en requisitos técnicos del modelo de IA, p.ej., los datos de entrada, criterios de evaluación del modelo, datos resultantes, etc. Estos requisitos técnicos del modelo de IA luego se transmitirán en la red blockchain mediante contratos inteligentes. La relación correspondiente entre las tareas comerciales originales de IA y los requisitos técnicos del modelo se definirá en los contratos inteligentes.

Una vez definidos los requisitos técnicos del modelo de IA, los nodos descentralizados en la red blockchain sabrán qué tipo de datos son requeridos por la tarea de IA. Algunos de los nodos pueden tener datos relevantes para el entrenamiento del modelo de IA. Estos posibles contribuyentes de datos pueden evaluar los compromisos de compensación financiera definidos en el contrato inteligente y decidir si participan en esta tarea de IA. Si eligen contribuir a la tarea de IA, pueden compartir su conjunto de datos a través del almacenamiento descentralizado (DS), como el Sistema de archivos interplanetario (IPFS) [11]. Estos datos compartidos estarán bien protegidos mediante DS y técnicas de criptografía. Por lo tanto, los derechos e intereses de los contribuyentes de datos pueden estar bien protegidos. Con requisitos comerciales claros, requisitos técnicos y conjuntos de datos compartidos, los contribuyentes de modelos pueden construir y entrenar modelos de IA adecuados. Los contribuyentes del modelo entrenan los modelos de IA localmente para una tarea determinada mediante el uso de un activo de datos local o los datos compartidos por los contribuyentes de datos asociados. Después de entrenar el modelo de IA local con éxito de acuerdo con los criterios definidos por el traductor de modelos a través de contratos inteligentes, como una puntuación de precisión superior al 90%, Los colaboradores del modelo anuncian la finalización del entrenamiento y comparten el modelo de IA con la red blockchain a través de DS. Las tecnologías de aprendizaje federado (FL) [12] se pueden utilizar en esta etapa para crear modelos de IA de alto rendimiento para las tareas, mientras protege la privacidad de los datos.

Los validadores de modelos disponibles son seleccionados por la red blockchain utilizando protocolos de consenso adecuados [13] para verificar las contribuciones de los modelos de aprendizaje entrenados localmente. La verificación se realiza de acuerdo con los criterios definidos por los traductores de modelos a través de contratos inteligentes, por ejemplo, si se puede mejorar la precisión después de fusionar el modelo reivindicado. La mayoría de votos entre los validadores del modelo se utiliza para determinar la contribución de los correspondientes contribuyentes del modelo. Se informa al iniciador de la tarea de AI sobre la conclusión de la votación por mayoría. Si esta conclusión es positiva, la transacción del modelo de IA entrenado localmente verificado, también llamado modelo privado, se establece entre el iniciador de la tarea de IA y los contribuyentes asociados, es decir., traductor modelo, contribuyente de datos, contribuyente de modelos y validador de modelos. Por lo tanto, estos contribuyentes reciben una compensación financiera y el iniciador de la tarea de IA obtiene acceso al modelo de IA en IPFS. Adicionalmente, los validadores de modelos involucrados en la tarea también son compensados ​​por los iniciadores por su esfuerzo. Una vez finalizada la ventana de tiempo asignada a la tarea de IA, el iniciador de la aplicación fusiona todos los modelos privados verificados recibidos para lograr el metamodelo que se aplicará para abordar la tarea de IA.

En este marco, un nodo en la red blockchain puede participar en el rol de traductor de modelos, contribuyente de datos, colaborador de modelos y validador de modelos al mismo tiempo. Sin embargo, estos diferentes roles generalmente serán realizados por diferentes nodos. Los contratos inteligentes juegan un papel fundamental en todo el marco para crear un modelo de incentivos justo para todos los participantes. Definirá las recompensas que los diferentes contribuyentes pueden obtener si las aplicaciones de IA realmente crean valores comerciales. Debido a la propiedad inmutable del contrato inteligente blockchain, los contribuyentes están muy motivados para trabajar juntos y hacer contribuciones.

4. Conclusión y Trabajo futuro

Aunque la IA ha cambiado la forma en que operan las grandes empresas hoy en día y ha tenido impactos profundos y de amplio alcance en sus negocios, la mayoría de las PYME aún no pueden beneficiarse del rápido desarrollo de las tecnologías de IA. Este documento analiza los principales desafíos a los que se enfrentan las pymes en la era de la IA, es decir., la falta de datos y talento. Para superar estos desafíos, este documento propone aprovechar las tecnologías blockchain para construir una colaboración, abrir el mercado de la IA. Se propone un marco colaborativo detallado de mercados abiertos de IA para empoderar a las pymes en la era de la IA. Este marco garantiza el uso ético de los datos en el desarrollo de soluciones de IA. Diferentes participantes en el mercado abierto de IA, es decir., Iniciador de tareas de IA, traductor modelo, contribuyente de datos, colaborador de modelos y validador de modelos, puede colaborar de manera eficaz para crear soluciones de inteligencia artificial exitosas para las pymes. Todos los participantes pueden recibir una compensación financiera justa por sus contribuciones al definir el mecanismo de incentivos mediante contratos inteligentes en la cadena de bloques. A través de este marco, el poder de la IA no está controlado por las grandes empresas, sino que beneficia a un gran número de pymes.

Tanto la IA como la cadena de bloques todavía tienen un largo camino por delante, y es necesario realizar más investigaciones para desbloquear por completo el potencial de la sinergia de la IA y la cadena de bloques [14]. En el futuro, podemos explorar más a fondo cómo diseñar e implementar un marco similar en las áreas de ética de la IA [15] e IA explicable [16]. Además, la integración de la informática de punta en un marco similar es también un área de investigación emergente e importante para proporcionar soluciones de IA inclusivas a las PYME [17].