V uplynulém století společnost IBM díky svému výzkumu a tradici přijímání velkých výzev vytvořila řadu průlomových vědeckých objevů. Patří mezi ně například počítač Deep Blue®, soupeř světového šachového mistra Garyho Kasparova. Nejnovější výzvou pak je počítač Watson, který byl navržen za účelem dalšího rozvoje vědy o zpracování přirozeného jazyka, a to pomocí technologií ke kladení otázek a jejich zodpovídání.
Počítač Watson je systémem optimalizovaným k pracovním činnostem, který vychází z architektury IBM DeepQA provozované na klastru serverů s procesory IBM®POWER7®. Po čtyřletém intenzivním výzkumu a vývoji prováděném týmem vědců IBM se počítač Watson v únoru 2011 zapojil do soutěže Jeopardy!, kde podal výkon, jehož přesnost, jistota a rychlost dosáhly úrovně odpovídající lidským mistrům. Watson se v klání utkal se dvěma nejznámějšími a nejúspěšnějšími šampióny soutěže Jeopardy! – Kenem Jenningsem a Bradem Rutterem. Tento dokument popisuje návrh systému Watson optimalizovaného k pracovním činnostem – v jakém směru je typický pro budoucí projektování systémů a proč představuje nové paradigma výpočetních procesů.
Soutěž Jeopardy! – výzva pro IBM
V roce 1997 šachový počítač Deep Blue, který vyvinulo výzkumné oddělení IBM, přitáhl mezinárodní pozornost, když dokázal úspěšně soupeřit se světovým šachovým mistrem Garym Kasparovem. Tento počítač představoval vyvrcholení velké výzvy, jež si dala za cíl pokročit v informatice takovým způsobem, který vzbudí všeobecný zájem veřejnosti.
V dnešní době, kdy společnosti stále častěji získávají důležité obchodní informace z dokumentů vytvořených v přirozeném jazyce, roste zájem o systémy optimalizované k pracovním činnostem, které dokážou detailně obsah otázek v přirozeném jazyce analyzovat a přesně je zodpovědět. Pokrok v technologiích zodpovídání otázek (QA) umožní stále častěji pomáhat odborníkům přijímat důležitá a včasná rozhodnutí v oblastech, jakými jsou např. zdravotní péče, business inteligence, objevování nových poznatků, řízení informací o firmě a zákaznická podpora.
Ve snaze o vývoj technologie QA přijala společnost IBM výzvu vytvořit počítač nazvaný „Watson“ (po Thomasi J. Watsonovi, zakladateli společnosti IBM), který by dokázal v reálném čase soupeřit na úrovni lidských šampiónů v americké televizní znalostní soutěži Jeopardy!. Tato soutěž se v Americe vysílá již více než 25 let a staví proti sobě tři lidské soutěžící, jejichž úkolem je odpovídat na rozmanité otázky v přirozeném jazyce z nejrůznějších oblastí, přičemž špatné odpovědi se penalizují. V této soutěži se třemi účastníky hrají klíčovou roli jistota, přesnost a rychlost odpovědí.
Soutěžící obvykle sdělují odpovědi během několika vteřin, které moderátor potřebuje k přečtení zadání. Aby mohl počítač soupeřit v této hře na úrovni lidských mistrů, musel by v čase maximálně tří vteřin zodpovědět přibližně 70 % položených otázek s více než 80% přesností.
Počítač Watson představuje působivý krok vpřed v oblasti návrhu a analýzy systémů. Počítač využívá technologii DeepQA od IBM, nový druh analytických funkcí, které dokážou v řádu vteřin provádět tisíce souběžných úkolů, a poskytovat tak přesné odpovědi na otázky.
Počítač Watson je vybaven procesorem IBM POWER7 a je příkladem komplexních analytických pracovních činností, které se v současném prostředí, vyznačujícím se záplavou informací, stávají stále běžnější a důležitější pro úspěch a konkurenceschopnost firmy.
Watson se utkal se dvěma nejznámějšími a nejúspěšnějšími šampiony soutěže Jeopardy! – Kenem Jenningsem a Bradem Rutterem – ve dvou střetnutích, která se vysílala tři po sobě jdoucí večery od 14. února 2011.
Využití výkonu procesorů POWER7
Počítač Watson využívá robustní výkon svých paralelních výpočetních procesů POWER7, které
v rámci architektury DeepQA souběžně vykonávají tisíce úkolů v jednotlivých jádrech procesorů.
Každý z 90 serverů IBM Power 750 propojených do klusteru, které tvoří počítač Watson, používá procesory POWER7 s 32 jádry pracujícími na frekvenci 3,55 GHz. Počítač používá operační systém Linux®, servery jsou společně s doprovodnými uzly I/O a komunikačními rozbočovači (huby) uloženy v 10 skříních.
Systém celkem obsahuje 16 terabytů paměti a pracuje rychlostí přesahující 80 teraflopů (biliony operací za vteřinu). Díky své inovativní konstrukci využívající osmijádrové procesory je platforma POWER7 obzvlášť vhodná k provádění velkého počtu paralelních procesů vyžadujících analytické algoritmy počítače Watson. Platforma POWER7 rovněž pracuje s šířkou pásma komunikačních procesorů 500 gigabytů, a přispívá tak k mimořádně efektivnímu využití paměti i procesorů. Jelikož každý ze serverů využívá 32 vysoce výkonných jader procesorů POWER7 s až 512 GB paměti, tvoří server Power 750 ideální platformu pro procesor počítače Watson a kapacitně náročné Java procesory.
Počítač Watson byl záměrně zkonstruován s využitím komerčně dostupných serverů Power 750, aby se urychlilo nasazení optimalizovaných systémů v odvětvích, jakými jsou například zdravotnictví
a finančnictví. Naším cílem bylo zcela odlišit počítač Watson od jeho předchůdce Deep Blue, jenž byl vysoce specializovaným superpočítačem.
Počítač Deep Blue byl založen na starší generaci procesorů Power, které využívaly systém RS/6000 SP s 30 uzly, kdy každý uzel obsahoval jeden procesor POWER2 pracující na frekvenci 120 MHz. Vedle standardních procesorů POWER2 byl však výkon počítače Deep Blue zvýšen 480 speciálními šachovými procesory.
Stejný server Power 750, který využívá počítač Watson, v současnosti používají tisíce firem ve formě optimalizovaných systémů ke komplexním analytickým a transakčním procesům. Například Riceova univerzita v Houstonu v Texasu používá servery IBM Power 750 k rychlejšímu pochopení buněčného základu rakoviny za pomoci technologií k analýze genomu. Systémy POWER7 umožňují této univerzitě pracovat pružněji a efektivněji a provádět na jediném systému širší okruh výzkumných projektů, než tomu bylo dříve. Kanadská firma GHY International poskytující služby celní deklarace přešla na nové servery Power 750 používající systémy Power AIX®, Power i a Power Linux, aby byla schopna lépe zvládat rostoucí míru mezinárodních obchodů svých klientů. Díky funkci virtualizace PowerVMTM je nyní firma GHY schopna začít využívat nové výpočetní kapacity za méně než pět minut a uspokojovat tak měnící se potřeby svých klientů.
Systém navržený k poskytování odpovědí
Po čtyřletém intenzivním výzkumu a vývoji, který provedl výzkumný tým společnosti IBM, počítač Watson předvedl, že je schopen utkat se v soutěži Jeopardy! se šampióny v této oblasti a odpovídat stejně přesně, rychle a s jistotou jako lidští experti.
Tento projekt dosáhl pokroku v oblastech analýzy nestrukturovaných dat, zpracování přirozeného jazyka a návrhu systémů optimalizovaných k pracovním činnostem. Kromě soutěže Jeopardy! lze technologii tvořící počítač Watson přizpůsobit k řešení obchodních a společenských problémů – například k diagnostikování nemocí, zodpovídání otázek technické podpory online nebo analyzování velkých objemů právnických textů – s cílem dosáhnout pokroku v různých odvětvích.
Schopnost počítače Watson porozumět významu a kontextu lidského jazyka a rychle zpracovat informace za účelem nalezení přesných odpovědí na složité otázky skýtá obrovské možnosti ke změně způsobu, jakým mohou počítače pomáhat lidem plnit úkoly v obchodní sféře i v osobním životě.
