Цифровые технологии и искусственный интеллект. Учебное пособие

Дизайнер обложки Нейросеть "Кандинский"

© Валентин Юльевич Арьков, 2024

© Нейросеть "Кандинский", дизайн обложки, 2024

ISBN 978-5-0064-8583-9

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предисловие

Перед вами учебное пособие. Это не учебник. Эта книга не заменяет большие, толстые, серьёзные, дорогие издания в красивых обложках, а только дополняет их.

Учебное пособие помогает в освоении материала, помогает учиться. Поэтому его и называют «пособие». Это слово происходит от древнего слова «пособИть» или «пособлять» – то есть «помогать, содействовать, способствовать».

В пособии подробно разбирают какой-нибудь раздел, какое-нибудь часть предмета, дисциплины. Зато здесь даётся больше деталей, нюансов, много практических примеров, упражнений и заданий. Это помогает (то есть «пособляет») в учебе.

С другой стороны, есть книги под названием «учебники». Учебник должен давать полную представление о своём предмете. Здесь должны быть описаны все разделы предмета. В нем будет много теории. Он должен позволить нам изучить предмет полностью.

А ещё бывают книги, на которых написано «учебник» или «учебное пособие». Но это совсем не означает, что внутри обязательно будет что-то полезное. Как говорится в народной пословице: «доверяй, но проверяй». Или как в рекламе: «не все йогурты одинаково полезны…»

Приходится учиться различать, какие книжки хорошие, а какие не очень. Что поможет в учёте, а что помешает.

С компьютерными технологиями есть ещё одна неприятность. Слишком быстро развиваются технологии. Учебники не успевают выпустить, а они уже устарели. Пособие выходит быстрее. Можно за неделю выпустить его в жизнь. Чем мы и занимаемся.

Какую книгу выбрать – для того, чтобы изучить какой-нибудь предмет? Это зависит от человека. Можно открыть книгу в магазине или скачать файл в интернете – и просто пролистать несколько страниц. Почувствуйте на себе, насколько вам подходит этот текст. Сможете ли вы прочитать ещё несколько страниц? Желательно с пониманием и без отвращения.

Все люди разные. У каждого свой уровень подготовки. И разным людям помогут разные материалы для изучения. Кому-то нужно побольше картинок, а кому-то подробные объяснения. А кому-то наоборот – надо покороче и побыстрее.

Возможно, это пособие поможет именно вам сделать первые шаги в изучении информационных технологий.

Введение

В рамках лабораторных работ мы будем знакомиться с возможностями интеллектуальных систем и сразу же будем рассматривать практические примеры применения этих возможностей. Область искусственного интеллекта охватывает самые разные методы и инструменты. На сегодняшний день чаще всего говорят о нейросетях. Вот эту тему мы и будем обсуждать на протяжении нескольких занятий.

Каждое занятие – это ещё один полезный навык. За считанные часы вы научитесь и сможете

– грамотно составлять подробные запросы к нейросети

– создавать персонального интеллектуального бота в Телеграм

– работать с текстовыми файлами и диаграммами с помощью кода

– измерять и улучшать свойства алгоритмов

– работать с электронными таблицами и текстовыми редакторами, облачными сервисами и другими полезными инструментами

В рамках этого учебного пособия мы обсуждаем самые основы предмета, самые базовые понятия и технологии. Для этого материал даётся и объясняется очень простыми словами. Эти пояснения предназначены для тех, кто только начинает знакомиться в современными технологиями. Поэтому не удивляйтесь, что объяснения будут очень приблизительные и упрощённые. Сложные слова и запутанные материалы вы легко сможете найти в толстых учебниках, если будет такое желание.

1. Конструирование запросов

В этой работе мы рассматриваем основные правила построения запросов к нейронной сети. Контент, который будет сгенерирован в ответ на наш запрос, зависит от того, насколько подробно и тщательно мы сформулировали наше задание. Один из самых популярных интеллектуальных инструментов на сегодняшний день – это большие языковые модели – Large Language Models (LLM). Они действительно большие, в буквальном смысле слова, потому что внутри содержат миллиарды параметров (коэффициентов). При обучении таких моделей подбирают значение этих коэффициентов. а для этого используют огромное количество материалов, в основном, взятых из интернет.

Интеллектуальные системы, которые создают новые объекты (текст, изображение, звук, видео и так далее), в настоящее время обычно называют генеративным искусственным интеллектом (Generative Artificial Intelligence, Gen-AI). Технология составления заданий для таких систем называется конструирование запросов (Prompt Engineering).

Интеллектуальные системы – это не какая-то очередная заумная, абстрактная теория. Это практичные, работающие инструменты, причём иногда даже неплохо работающие инструменты. Так что в процессе знакомства с искусственным интеллектом мы будем не просто искать информацию в интернете, но и сразу же применять полученные знания.

Если где-то в интернете, на каком-то сайте что-то написано, наша задача будет проверить и убедиться в этом лично. Одно дело, когда нам советуют: «Запрос к нейросети надо писать вот так…» Мы посмотрим на эту инструкцию и сразу же проверим, насколько это правда. Насколько это полезно и удобно.

Всё, что пишут в интернете, пишут люди. А в последнее время даже и не люди, а нейросети или боты. И нет здесь никакой ответственности – за правильность и за результаты.

Специалисты по информационной безопасности предупреждают и объясняют… Проблема в том, что интернет – это не то же самое, что водопровод. Если открыть водопроводный кран, из него потечет вода. И во многих наших городах её даже можно пить – прямо из крана. Есть города, где сначала надо бы её прокипятить. Так вот, из интернет «потечёт» всё, что угодно. Может потечь питьевая вода, а может потечь какая-нибудь отрава. И когда мы выходим в интернет, мы сталкиваемся с тем, что не всем и не всему можно верить. Наша задача научиться отличать – где правда и где неправда. И сразу же проверять. Как говорится, доверяй, но проверяй.

Кстати говоря, поскольку большие языковые модели обучают на материалах из интернета, они осваивают всё – в том числе вредное, неправильное и нежелательное. Это примерно как учить ребёнка читать по надписям на заборе. После такого «обучения» он будет удивлять своих родителей и радовать сверстников. Поэтому при обучении нейросетей есть дополнительный этап, на котором сгенерированные ответы проверяют специально подготовленные люди. Это нужно, чтобы обучить нейросеть «хорошим манерам».

В рамках этого занятия нас будет интересовать такой вопрос: как писать запросы к нейросети? Запросы по-английски называются промты или промпты – prompt.

Поисковый запрос

Первое действие очень простое. Открываем какую-нибудь поисковую машину. И задаем ей такой вопрос: «Как писать запросы к нейросети?» Естественно, на экране появится множество ссылок. Мы просматриваем хотя бы первую страницу и пытаемся перейти по некоторым ссылкам, которые нам приглянулись. Наша цель – вначале понять основную идею, посмотреть на основные моменты – что нам советуют. Мы должны просмотреть результаты поиска и извлечь для себя основные, ключевые моменты. В интернете мы находим много всякого текста, но наша задача извлечь из этого что-то полезное.

Затем мы возвращаемся к началу. А зачем мы это спрашивали? Какая была конечная цель? И тогда можно будет наш запрос постепенно уточнять.

Задание. Используя поисковые машины, сформируйте список основных правил составления запросов к нейросети. Это будет начало нашего отчёта. Отчёт у нас будет в электронном виде.

Оформляем отчёт

По каждой работе мы составляем неформальный отчёт. В этом отчёте мы описываем то, что мы сделали и что нам удалось узнать. Попутно мы с вами проходим весь цикл работы. От начала до оформления результата. Чтобы прочувствовать общую схему работы, просмотрите раздел «Облачные отчеты» в конце пособия.

Результаты будем оформлять в облаке. Или хотя бы размещать в облаке. Как вы знаете, есть облачные офисные продукты. Есть продукты зарубежные, в том числе, и бесплатные. Есть аналогичные отечественные сервисы – в них и будем работать. Это не самый лучший и не самый худший вариант. По крайней мере, отечественный. И есть надежда, что он не заблокируется и не исчезнет в ближайшее время.

В отдельной вкладке открываем отечественный облачный офис. Для этого понадобится бесплатная учётная запись – такая же, как для электронной почты. Создаём новый документ. Интерфейс чем-то напоминает привычный настольный вариант. Вот в этом облачном документе нам и предстоит начать писать отчет по лабораторной работе. Затем мы можем просто передать ссылку на отчёт и не пересылать сам файл: Поделиться – Просмотр – Скопировать ссылку.

Вначале мы создаём новый документ. Как его назвать? Обычное решение: «лаба», или «отчет», или «мой отчет». Это хорошо, если такой документ у нас один-единственный. Теперь представим себе два-три таких файла с названием «Отчет» и «мой отчет»… Становится понятно, что в названии должен быть смысл. А ещё у нас могут быть разные дисциплины, а по ним могут быть разные виды занятий, так что «отчеты» могут быть разные.

Теперь подумайте, какие сведения в названии будут самые главные? То, что это отчет? Или то, что это «лаба»? И если вы этот отчет кому-то еще отправляете, как его отличить от остальных, от 20—30 таких же документов – тоже с названием «отчет»?

Напомним, что отчет – это такое произведение, у которого есть название и автор. Так что, на самом деле, разница будет в названии предмета и самого документа. Ещё у нас есть фамилия автора документа – конкретного студента. У нас редко бывает одинаковые фамилии в одной группе – тогда добавим инициалы. И, конечно, есть номер группы. Вот это ключевые моменты для названия документа. Теперь расположим их в порядке важности: фамилия, группа, название предмета. Название предмета можно сокращенно. Можно указать номер лабораторной работы. Получаем что-то вроде «Иванов-ЛР1-ЦТИИ-ИВТ123».

В нашем ВУЗе есть некоторые традиции – как оформляют отчеты, курсовые и прочие документы. Вначале идет особая, первая страничка. У книги бывает обложка, а у отчёта бывает титульный лист.

Итак, документ начинается с титульного листа. Есть такое понятие, титульный лист Это первый лист документа, на котором говорится, что это за произведение такое такое, на какую тему это произведение и кто его автор. Эту традицию вы обнаружите во многих учреждениях.

На самом верху титульного листа пишется название министерства, к которому мы относимся. По какому министерству или ведомству мы с вами проходим. Попробуйте выяснить в интернете: Министерство чего? Кому подчиняется наш университет? Можно даже на сайте вуза попытаться это обнаружить. Наверное что-то, связанное с образованием. Вот эта фраза должна быть первой строчкой титульного листа.

Теперь, когда мы начинаем печатать, нужно сразу выбрать размер шрифта. Какой высоты будут наши буквы, чтобы потом это другой человек ещё и смог прочитать… Например 14 или 16 пунктов – кому как нравится. Слишком мелко не надо, слишком крупно тоже не надо.

Периодически название министерства меняется. Ваша цель проверить, правда ли, что оно теперь называется Минобразование. Находим сайт и убеждаемся, что это действующий сайт и что это действующее министерство. Находим, проверяем. То, что мы с вами делаем, – это мы проверяем информацию. В области нейросетей это действие называется «факт-чекинг» – fact checking. Check – это проверка. Мы проверяем факты – facts.

Вторая строчка – это название нашего учебного заведения. Как оно правильно называется? Обычно на главной веб-страничке указывают полное название вуза – и мы пишем полное, а не сокращённое.

Дальше у нас должно быть указано название кафедры, которая проводит занятия. Например, если вы проходите занятия на кафедре иностранных языков, а учитесь на кафедре АСУ, мы пишем кафедра иностранных языков. Если занятие проводит кафедра АСУ, тогда мы пишем кафедра АСУ.

И только после этого мы уже начинаем объяснять, а что это за документ. И документ этот – отчет по лабораторной работе. Не лабораторная номер один, а отчет по лабораторной работе №1. Потому что кроме отчета бывают и другие документы.

Дальше – тема нашего занятия. Слово «тема» писать не обязательно. А вот название лабораторной работы хорошо бы указать. Для нашей текущей работы темой будет «Конструирование запросов».

По-английски это «промпт-инжиниринг» – prompt engineering.

Название предмета тоже надо куда-то вставить.

Видимо, после строчки «отчет по лабораторной работе» нужно будет сказать по какой дисциплине. Как у нас предмет называется? Длинное красивое название, мы указываем название нашего предмета. У кого-то лабораторные по физике, у кого-то по химии, а у нас по нашему предмету.

Затем мы указываем группу, фамилию и инициалы студента.

В самой нижней строчке – город и год.

Когда мы справились с оформлением титульного листа, можно переходить к работе по существу. Это внутреннее содержание отчета. Нас в этой работе что вы делали и что вам удалось выяснить. То есть какой запрос вы отправили и куда. Какие ключевые, полезные моменты вы для себя вынесли.

Действие первое было – поисковая машина. Как вы сформулировали запрос к поисковой машине? Какие полезные советы вы для себя определили? Здесь полностью переписывать не нужно. Здесь ценность в том, что вы через себя это пропускаете. Какие полезные правила составления запросов вы для себя обнаружили? Нам нужно свои мысли выразить в тексте.

На всякий случай поясним. Зачем мне нужно эти бумажки писать, эти документы и отчёты составлять? В любой работе вам придется составлять какие-нибудь документы, какие-нибудь тексты. Пусть даже заявление на отпуск или о приеме на работу. Или резюме. А в рамках нашей профессии – информатика и вычислительная техника – приходится разные документы составлять.

Здесь художественный талант не требуется. Здесь нужно очень коротко написать, что вы сделали и что вы получили. Кому отправили запрос, как звучал запрос и что вы для себя из этого вынесли.

Запрос к чат боту

Второе действие. Мы можем спросить и у самой нейросети то же самое, что мы пишем в поисковой машине.

Открываем на новой вкладке Яндекс GPT – просто в качестве примера. Мы не говорим, что этот сервис лучше всех или хуже всех. Это просто очередной инструмент. Причём отечественный. На главной странице сервиса читаем описание и смотрим просветительские ролики. Просвещаемся. И вот мы задаём ему вопрос – точно такую же фразу. Фиксируем в отчёте результаты.

Берём следующий инструмент: GigaChat от Сбера. Тоже просвещаемся по материалу главной страницы. Задаем ему тот же самый запрос: «Как писать запросы к нейросети?» Можно работать без регистрации. Можно войти с авторизацией для сохранения истории запросов. Чтобы войти в гигачат, потребуется учетная запись или SberID по номеру телефона. В отчете тоже нужно отразить, что нового узнали.

По каждому полезному совету подумайте и приведите примеры. Например, «контекст». В каком контексте нам нужен ответ? Придумайте пример, как объяснить это другому человеку. Это может быть описание проблемы, которую мы решаем: мы хотим научиться писать качественные запросы и для этого выясняем, какие есть советы и рекомендации, какие есть элементы/составные части в таких запросах и т. д.

По стилю и форме ответа тоже можно сформулировать требование: «Объясни простым языком, как для пятилетнего ребенка» – и она объяснит максимально простым языком. Одно дело – скопировать, скачать страничку текста и совсем другое дело – объяснить своими словами.

Можно встретить совет избегать отрицаний, отказаться от слов «не», «без», «кроме» и им подобных. Так что можно сказать: «Мужчина без волос». Или можно сказать: «Лысый». Как сказать другими словами, что у человека нет бороды? Каким-то позитивным утверждением выразить ту же самую идею.

Роль, поведение. Как звучит пример назначения роли? «Ты опытный программист» или «Действуй как редактор».

Итак, вот у нас уже есть контекст, у нас есть избегание отрицания, у нас есть роль. Мы на эти моменты посмотрели.

Теперь вернемся к нашему запросу: «Как писать запрос к нейросети». Уточним наш запрос. Он должен быть более конкретным. Сегодня мы в основном будем работать с вами с текстом, в ответах всплывают полезные советы про картинки. Поэтому в следующих запросах мы уже будем говорить по поводу работы с текстом, а не про запросы вообще. С учетом того, что мы узнали, попробуйте сформулировать более подробный, более детальный запрос.

Переходим к следующему инструменту, который мне очень даже нравится. Называется Perplexity. Вводим наш запрос и изучаем ответ. В процессе работы мы выясняем, что в технологии написания запросов есть расплывчатые полезные советы, а есть конкретный список элементов, из которых этот запрос будет состоять, если мы хотим генерировать текст. Какие элементы должны быть в запросе к нейросети? Сделайте более подробный запрос, чтобы получить более осмысленный список. Мы можем очень чётко сформулировать, что именно мы хотим. Из каких элементов должен состоять запрос? Или: какие полезные советы могут пригодиться при составлении запроса? Если мы говорим: «Составь список полезных советов», – мы получим именно список советов.

Мы должны объяснить нейросети, чего мы хотим. Для чего мы это хотим. Нас интересует генерация текста с помощью чат-ботов. В некоторых случаях мы получаем текст программы. А мы хотели не текст программы, мы хотели текст запроса. Как писать запрос к нейросети, если мы генерируем текст с помощью чат-бота.

Так что указываем, что именно мы хотим из чат-бота вытащить. Это слишком общие слова, слишком расплывчатая формулировка: «как писать запрос». Конкретное задание звучит так: «Составь список их двадцати полезных советов» или «топ 10 сайтов…»

Далее появляется ещё один элемент запроса: формат вывода, формат ответа. Мы можем отдельно попросить нейросеть объяснить этот конкретный пункт нашего списка, привести примеры того, как он звучит в запросах. И мы можем даже использовать пример формата вывода в тексте нашего запроса.

И вот мы подбираемся к ещё одной формулировке запроса. В промпте должны быть роль, контекст и формат. Теперь мы можем напечатать этот список и сказать: «Дополни этот список. Объясни, какие еще элементы должны быть в запросе к нейросети». Таким образом, мы постепенно выясняем для себя что-то и дополняем наш список и уточняем наш запрос.

Далее, доступ к Гигачату можно получить не только через браузер, но и через Телеграм. А этот мессенджер доступен и как мобильное приложение, и как десктопное приложение, и как сервис в браузере. Проверьте, поэкспериментируйте с этим сервисом. Каждый раз, после каждого эксперимента не забывайте отразить результаты в отчёте.

Итак, в конечном счете нас интересует список из 5, или 10, или 20 пунктов, которые действительно должны быть в нашем запросе к нейросети. И вот с этими вещами мы дальше будем экспериментировать.

Есть ещё один полезный совет, который удалось вытащить из нейросети. Задание должно звучать как задание, как команда. Мы говорим, даём команду, что надо сделать: предложи, напиши, сформулируй, обоснуй. Команда, задание – это действие. Мы не просто говорим «список», а мы говорим «составь список». Мы не говорим «программа», мы говорим «напиши программу». Бывают ситуации, когда мы говорим: «вот программа, исправь ошибку». Конкретная команда содержит в себе действие, и это глагол. Возможно, даже когда-то в далёком детстве, в школе что-то такое было. Теперь начинает пригождаться.

Следующий элемент запроса – ограничение. Мы должны указать, какой объем слов, или строк, или абзацев, или страниц хотим получить. Или: Напиши так, чтобы среднестатистический человек мог прочитать это за 5 минут. Можно даже потребовать нужное количество букв: Напиши ответ, в котором 20 букв.

Ещё один элемент запроса – это вариативность, или температура. Попробуйте уточнить у самой же нейросети: «Как нам задавать вариативность или температуру, когда мы пишем запрос к нейросети?» Как её указывать в запросе? Пускай сама нейросеть приведет пример. Мы так и говорим: Приведи 5 примеров того, как…

Что еще в запросе может быть? Оказывается, стиль. Разговорный стиль. Формальный, неформальный. Художественный. Как в такой-то книге – в качестве примера. Стиль какого-то знаменитого человека. Мы можем указать, каким языком, в каком стиле, на кого похоже.