Monaliza računarskih nauka

Milan Gnjatović
(Ovaj tekst je objavljen u magazinu Planeta br. 86, septembar-oktobar 2018., pod nazivom „Zamka sa naslovne strane“.)

Jedna fotografija objavljena u Plejboju 1972. je suštinski uticala na razvoj tehnologija za obradu digitalnih slika. Evo kako su naučnici još jednom uspeli da potvrde stereotip o sebi – i koje su posredne posledice po društvo.

Aleksander Savčuk (Alexander Sawchuk), tadašnji docent na Univerzitetu Južne Kalifornije, učestvovao je 1973. u istraživanju koje je bilo deo uspostavljanja sad već čuvenih standarda za računarsko predstavljanje digitalnih slika i video zapisa – JPEG i MPEG – i finansirano od strane Pentagona, u okviru projekta za razvoj Arpaneta, preteče današnjeg Interneta. Po sopstvenom priznanju, u žurbi je po laboratoriji tražio sliku koja bi bila prikladna za konferencijski rad svog kolege. I sticajem okolnosti koje nisu do kraja razjašnjene (što je, valjda, karakteristično za vojne projekte), izbor je pao na fotografiju obnažene devojke, Lene Soderberg (Lena Söderberg), objavljene na srednjim stranicama časopisa Plejboj u novembarskom izdanju iz 1972. Savčuk i kolege su uzeli deo stranice iz Plejboja koji je sadržao žensko lice i ramena, i skenirale ga.

Rezultat skeniranja nije bio idealan. Digitalna slika je bila blago izdužena u odnosu na original, a zbog softverske greške joj je nedostajala i jedna linija. Pritisnuti vremenskim rokom, istraživači su ručno dodali nedostajuću liniju (kopirajući postojeću liniju), a izduženje slike su odlučili da ignorišu. Ostalo je istorija: praksa razmene naučnih ideja i resursa dovela je vremenom do toga da ova slika postane de fakto standard za testiranje algoritama za kompresiju slika, i do danas predstavlja jednu od najčešće korišćenih slika u istraživanjima u oblasti digitalne obrade slika.

Fenomen Lenine slike

Mogli bismo da požurimo sa zaključkom da uredništvo Plejboja u tom periodu nije pratilo naučnu literaturu. Tek 1991. su postali svesni da se jedna od njihovih slika učestalo javlja u naučnim radovima i knjigama, kad je časopis „Optičko inženjerstvo“ stavio Leninu sliku na naslovnu stranu. Međutim, napravili su izuzetak, odlučivši da dozvole upotrebu ove slike za potrebe istraživanja i obrazovanja, ističući da se radi o fenomenu. I bili su u pravu.

Ali o kakvom se fenomenu zapravo radi, zavisi od aspekta sa kog se posmatra. Cinici bi rekli da je ovo još jedan pokazatelj da su pornografija i narušavanje autorskih prava bili zastupljeni i pre komercijalizacije Interneta. Naučna zajednica ističe dva razloga za popularnost ove slike. Prvi razlog je taj što Lenina slika sadrži prikladnu kombinaciju detalja, ravnih površina, senki i tekstura, što je čini pogodnom za potrebe testiranja algoritama za obradu slika. Drugi razlog, koji je manje naučni, ali svakako ubedljiviji, je taj da je ubedljiva većina istraživača u ovoj oblasti muškog pola, pa je normalno da lako prihvataju sliku lepe žene - što manje govori o slici, a više o naučnicima. (Za radoznale, uvid u Leninu sliku je moguće ostvariti korišćenjem Gugla).

Sama Lena Soderberg, koja se u međuvremenu vratila u rodnu Švedsku, zasnovala porodicu i promenila posao, nije bila svesna svoje popularnosti u ovoj naučnoj zajednici sve dok 1997. nije bila pozvana kao počasni gost na jednu naučnu konferenciju u Bostonu. Sasvim očekivano, i pomalo otužno, četrdesetšestogodišnja Lena je bila atrakcija na konferenciji. Izveštaji prenose, možda preuveličavajući, da su svi učesnici bili uzbuđeni što imaju priliku da uživo sretnu Lenu i dobiju njen autogram, a da je ona dobila priliku da sretne nekolicinu od mnogo ljudi koji su njenu sliku koristili u svom istraživačkom radu. Po izveštaju časopisa „Vajred“ (Wired), njen komentar je bio: „Mora da su se umorili od mene ... gledajući istu sliku sve ove godine!“

Metodološki problem

U naučnoj zajednici su se povremeno čuli argumenti protiv upotrebe Lenine slike u naučnim publikacijama. Ovi argumenti variraju od degradiranja žena, preko narušavanja autorskih prava, do tehničke neadekvatnosti slike da bi i dalje predstavljala standard za testiranje. Ali ovde će biti izneta jedna metodološka zamerka.

Savremeni pristupi računarskim naukama su, nažalost, u tolikoj meri odstupili od formalnih metoda da se mogu smatrati dominantno biheviorističkim, tj., kvalitet algoritama se skoro bez izuzetka demonstrira empirijski. Npr., ako ste dizajnirali algoritam za obradu slike i želite da naučnoj zajednici demonstrirate njegove performanse, od vas se očekuje da ga primenite na istom skupu slika na kom su već testirani drugi algoritmi iste namene, da biste mogli da ih kvantitativno uporedite. Iako zvuči logično, ovakav pristup je opravdan jedino ako je skup slika za testiranje zaista reprezentativan u odnosu na daleko širi skup slika koje se javljaju u realnim primenama. Teško je reći koliko je Lenina slika reprezentativna. Ali sa sigurnošću možemo da kažemo da su algoritmi za obradu slika decenijama unazad prilagođavani da demonstriraju bolje performanse kad se primene na Leninoj slici.

A koliko je nekritičko prihvatanje pretpostavki o reprezentativnosti nekog naučnog resursa opasno, može se videti na softverima za autonomno upravljanje vozilima.

Opasne pretpostavke

Softveri za autonomno upravljanje vozilima se u znatnoj meri zasnivaju na algoritmima za obradu slike. U skladu sa prihvaćenim metodološkim trendom, ovi programi se obučavaju na korpusima slika koje predstavljaju situacije do kojih može doći tokom vožnje. Jedan od preduslova za ovaj metodološki pristup je da korpus slika na kome se obučava softver bude, u zadovoljavajućoj meri, reprezentativan i balansiran, tj., da sadrži sve relevantne varijacije situacija koje se javljaju tokom vožnje, u adekvatnom međusobnom odnosu.

Međutim, u naučnim istraživanjima se često, i sasvim neopravdano, previđa činjenica da još nemamo odgovor na fundamentalno pitanje kako proizvesti odgovarajući korpus, tako da tvrdnje o kvalitetu korpusa – a samim tim i kvalitetu softvera – predstavljaju više izraz vere, nego činjenično stanje. To pokazuje slučaj jedne druge žene, Ilejn Hercberg (Elaine Herzberg).

U martu 2018., kola u vlasništvu kompanije Uber, kojima je autonomno upravljao softver, usmrtila su u Tempi (Arizona) četrdesetdevetogodišnju Ilejn dok je gurala bicikl preko ulice, van pešačkog prelaza, i normalno na smer u kom su kola nailazila. Iako bi ovo trebalo da predstavlja jednu od kanoničnih kritičnih situacija u vožnji, softver je propustio da detektuje Ilejn.

Sasvim uprošćeno, kombinacija dva faktora su dovela do fatalnog ishoda: softver za upravljanje vozilom je neispravno funkcionisao, a operater, čiji je zadatak u kolima bio da nadgleda vožnju, bio je dekoncentrisan i nije reagovao. Od ranije, naravno, znamo da su ljudi nepouzdani, ali kad razmišljate o ovoj partikularnoj softverskoj grešci zbog koje je Ilejn izgubila život, nije naodmet da se setite ustaljene prakse nekritičkog prihvatanja Lenine slike kao standarda za testiranje.