Como o Departamento de Energia dos EUA está transformando a IA

O Departamento de Energia dos EUA (DOE) há muito se destaca como uma das agências federais dos EUA mais focadas em ciência, tecnologia e inovação. Não deve ser surpresa, então, que o DOE continue investindo em tecnologia transformadora, como inteligência artificial e aprendizado de máquina. 

O DOE estabeleceu o escritório de Inteligência Artificial e Tecnologia (AITO) para ajudar a transformar o DOE em uma empresa líder mundial em Inteligência Artificial (IA), acelerando a pesquisa, desenvolvimento, entrega e adoção de IA. Pamela Isom, a nova diretora da AITO, se apresentará no evento AI in Government de fevereiro de 2021 para compartilhar como eles estão maximizando os impactos da IA ​​por meio de coordenação estratégica, planejamento e excelência no atendimento ao cliente. Neste artigo de entrevista, a Sra. Isom entra em mais detalhes sobre como o DOE está alavancando dados e tecnologias transformadoras para ajudar a avançar nas missões principais da agência.

Quais são algumas maneiras inovadoras de alavancar dados e IA para beneficiar sua agência?

Pâmela Isom: A responsabilidade de coordenar iniciativas transversais de IA e planejar estrategicamente os resultados de IA em todo o departamento são essenciais para proteger nossa infraestrutura e maximizar os impactos da missão. Em 2022, minha equipe está focada em governança de IA inovadora, onde a IA responsável e confiável resulta no padrão. Precisamos de mais integração centrada no ser humano no ciclo de vida da IA ​​e um catálogo federado de algoritmos e conjuntos de dados para que seja mais fácil rastrear os impactos de nossos investimentos em IA, que estamos buscando. 

O manual de gerenciamento de riscos de IA (AIRMP) é uma inovação aplicada que prevemos implantar ao público se tudo correr conforme o planejado em 2023. O AIRMP captura cenários de risco e fornece orientação prescritiva para mitigar esses riscos, para que as decisões de IA sejam responsáveis ​​e confiáveis. O manual ainda leva em consideração as mitigações relevantes para dispositivos de ponta, como sistemas não tripulados e dispositivos pessoais. Os sistemas Edge AI permitem que as equipes, como nossos socorristas, atuem rapidamente nos dados exatamente onde eles são capturados. Existem ameaças e vulnerabilidades adversárias, no entanto, que o AIRMP suporta. 

Falando em inovação, a equipe de IA iniciou o ano de 2022 com uma sessão de grupo de foco do setor sobre a convergência de IA e tecnologias imersivas, prestando muita atenção à convergência de IA e realidade estendida (XR) devido ao crescimento significativo neste espaço agora e no futuro. Experiências imersivas são valiosas para treinamento e modelagem de precisão de situações críticas, como cenários de veículos autônomos, onde às vezes os dados sintéticos são mais seguros e não tão invasivos quanto os dados em tempo real. Em parceria com outros escritórios de programas, minha equipe está buscando o uso de IA e realidade mista para estabelecer um currículo de treinamento de IA para a força de trabalho e para o gerenciamento de talentos nas comunidades.

Como você está aproveitando a automação para ajudar em sua jornada para a IA?

Pâmela Isom: Aplicamos a automação nos principais processos de negócios. Iniciamos um piloto para agilizar o processamento de empréstimos e responder a algumas perguntas-chave que os clientes normalmente fazem para que os processadores possam se concentrar em atribuições mais estratégicas. Estamos aplicando IA conversacional e automação de processos robóticos para lidar com tarefas operacionais. Estamos aproveitando os recursos prontos para uso em ambientes de nuvem como ponto de entrada para plataformas e tecnologias de automação, mas também somos conhecidos por nossos supercomputadores que utilizamos para as cargas de trabalho mais complexas e onde isso faz sentido. Algumas partes interessadas preferem produtos comerciais prontos para uso, mas considerando os avanços na ciência de dados, descobrimos que o híbrido é a abordagem mais adequada para atender às nossas necessidades no momento. 

Como você identifica quais áreas problemáticas devem ser iniciadas em seus projetos de automação e tecnologia cognitiva? 

Pâmela Isom: Duas expressões vêm à mente. O primeiro e mais importante é 'foco na missão' e o segundo é 'ouvir'. A aplicação de inovações para o cumprimento da missão é um imperativo. Por exemplo, os algoritmos de IA podem ser aproveitados para garantir que as transmissões da rede sejam resilientes e que a contabilidade de energia limpa seja aplicada de maneira justa nas comunidades. Conduzimos pesquisas, desenvolvimentos, demonstrações e práticas de reutilização e auditorias de IA para maximizar a eficiência dessas soluções de IA. Ouvimos as necessidades, desejos e pontos de dor das partes interessadas. Mantemos um inventário de investimentos em IA que revisamos e atualizamos pelo menos anualmente por meio de nosso sistema de troca de inteligência artificial (AIX). Sessões de foco com a indústria e a academia para ouvir as perspectivas individuais são conduzidas para trocar opiniões e capturar insights da indústria sobre tópicos de IA direcionados. Em essência, avaliamos o estado atual e objetivo, identificamos lacunas e, por meio de nossa estratégia de IA, priorizamos, orquestramos e participamos da entrega de programas que nos levam adiante com projetos de automação e tecnologia cognitiva.

Quais são algumas das oportunidades únicas que o setor público tem quando se trata de dados e IA?

Pâmela Isom: Parcerias estratégicas com o setor privado, academia e equipes internacionais são grandes oportunidades para o setor público. As agências têm a oportunidade de sair na frente e criar regulamentos de IA para desenvolvimento de ativos, compartilhamento e práticas modernas de privacidade. Legislações como melhorar a segurança cibernética do país e Transformar a experiência do cliente federal e a prestação de serviços para reconstruir a confiança no governo contam com soluções éticas, responsáveis ​​e confiáveis, como IA, que respeitam nossos direitos e liberdades civis. Juntos, por meio de parcerias estratégicas, podemos pesquisar e descobrir os mais diversos cenários e compor soluções que protegem os dados e possibilitam um acesso mais amplo. Tem que haver uma plataforma nacional para pesquisa e colaboração, e é por isso que a Força-Tarefa Nacional de Recursos de Pesquisa em IA, da qual minha equipe é membro, é tão importante. O setor público não pode atender aos requisitos regulatórios sozinho – ele requer indústria, academia e colaboração internacional.

Quais são alguns casos de uso que você pode compartilhar nos quais aplicou IA com sucesso?

Pâmela Isom: Especificamente, a equipe de IA aplica análise e agrupamento de texto de aprendizado de máquina, juntamente com avanços no processamento de linguagem natural, para auxiliar na análise estratégica do projeto de IA do Departamento e no inventário de casos de uso. Os casos de uso vão desde a pesquisa de métodos de IA com conhecimento de domínio da próxima geração para fortalecer nossa segurança nacional até projetos de energia limpa que identificam materiais que devem ser utilizados para enfrentar a crise climática. Podemos identificar temas com base em dados inventariados e alinhar as partes interessadas de todo o departamento com sinergias comuns para maximizar as economias de escala, reduzir o desperdício, informar e impulsionar mais atividades transversais de IA. Desenvolvemos continuamente nossos dados de inventário e hoje podemos identificar onde estão os investimentos em IA e se existem oportunidades para melhorar as experiências do cliente. Sem IA aplicada, minha equipe e as partes interessadas do departamento teriam que filtrar grandes quantidades de dados e seria quase impossível fazer inferências oportunas do portfólio de IA necessárias para a tomada de decisões estratégicas. 

De olho na missão, nossa pesquisa na área de subsuperfície é profunda em relação à captura e armazenamento de carbono. A Iniciativa de Aprendizado de Máquina Informado pela Ciência para Acelerar Decisões em Tempo Real em Aplicações de Subsuperfície (SMART). Isso está transformando nossas interações e compreensão do subsolo e melhorando significativamente a eficiência e eficácia do armazenamento de carbono em escala de campo e operações não convencionais de petróleo e gás. SMART é um esforço multi-organizacional financiado pelo Programa de Armazenamento de Carbono e Petróleo e Gás Upstream do DOE com três áreas de foco de visualização em tempo real, aprendizado virtual e previsão.

Você pode compartilhar alguns dos desafios quando se trata de IA e ML no setor público?

Pâmela Isom: A propriedade da IA ​​é um desafio pelo qual estamos trabalhando. A infinidade de dados apresenta uma necessidade cada vez maior de a IA navegar e prever com precisão. Os padrões de anotação de dados para as verticais, por exemplo, energia, não são facilmente acessíveis. Há uma oportunidade de evoluir o aprendizado de máquina antes de aplicar o aprendizado não supervisionado mais avançado para abordar casos de uso de missão crítica. Há também uma oportunidade significativa de estender o gerenciamento de talentos de IA fora do Departamento. Como fizemos com o cibernético, é preciso haver mais foco na ciência de dados e no crescimento da IA ​​para a nação, não temos escolha no assunto.

Como a análise, a automação e a IA funcionam juntas na sua agência?

Pâmela Isom: Embora a análise possa ser um ponto de partida ou de entrada para a IA, aplicamos todos os três (análise, automação e IA) para fornecer os maiores impactos de recomendações responsáveis ​​e tomadas de decisão confiáveis. Há oportunidades para melhorar alguns fundamentos para que as operações de IA (AIOps) avancem os conceitos de DevSecOps com garantias de IA integradas e, por meio dos recursos (análise, automação e IA), haja oportunidades significativas para aprimorar a colaboração entre agências para tomada de decisões compartilhadas. Admito que estou vendo mais dessa coesão hoje, mas as oportunidades permanecem.

Como você está lidando com questões de privacidade, confiança e segurança em relação ao uso de IA?

Pâmela Isom: Esses são elementos críticos do manual de gerenciamento de riscos de IA (AIRMP) que foi lançado internamente em 2021. O AIRMP orienta as partes interessadas em questões de privacidade, confiança e segurança (de uma perspectiva adversária) e informa os usuários sobre possíveis vulnerabilidades introduzidas com a IA. Queremos que outros, incluindo o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), se beneficiem e contribuam com esse esforço.

O que você está fazendo para desenvolver uma força de trabalho pronta para IA?

Pâmela Isom: Fazemos parceria com os laboratórios nacionais e ensinamos IA às partes interessadas do DOE duas vezes por ano. Em 2022 queremos levar a formação para outro nível com, como mencionado, introdução à aprendizagem imersiva. 

Tenho um objetivo pessoal de ajudar as comunidades afetadas pelos aspectos de automação da IA. Uma área de preocupação é o emprego que também é foco da Secretaria de Energia e da Administração. Precisamos que os cidadãos sustentem e cresçam em seus empregos, não os percam por causa dos avanços da IA. Os trabalhadores precisam saber como trabalhar em conjunto com robôs, por exemplo, e como aumentar os aspectos de explicabilidade da IA ​​para que as inferências sejam validadas e comunicadas adequadamente. Essa capacidade está na linha das habilidades mais suaves, mas críticas, que facilitam a confiança do consumidor enquanto criam oportunidades únicas para o desenvolvimento de habilidades. Os professores das escolas, por exemplo, devem ser incluídos no treinamento algorítmico e, no mínimo, em testes para auxiliar na geração de resultados justos e imparciais. Eles precisam de garantias de que as inferências de IA não afetarão negativamente o comportamento dos alunos ou colocarão vidas em risco após a adoção. A IA explicável é promissora a esse respeito. Esses exemplos representam uma fração do potencial de desenvolvimento de habilidades e talentos que pode salvar vidas.

Quais tecnologias de IA você mais espera nos próximos anos?

Pâmela Isom: Estou empolgado com 2022 e com as atividades voltadas para o futuro que estão surgindo em relação à próxima geração de IA. Estou muito ansioso pelos avanços na IA para que a dependência dos dados não seja tão profunda e, em vez disso, a IA descubra quais dados ela precisa por conta própria para resolver problemas. Estou me apoiando em ferramentas e tecnologias que fornecem explicações de soluções e a lógica por trás das previsões. O Departamento está assumindo um papel de liderança mais forte em IA, melhorando a coordenação da estratégia, planejamento e implementação de programas. Os laboratórios nacionais e a iniciativa da incubadora de IA, patrocinada por Lawrence Livermore, é um dos muitos exemplos de capacitação da inovação que está acontecendo. Quando se trata de mitigação de riscos, queremos garantir que a IA não introduza ineficiências de energia e recursos que possam contrariar os esforços de descarbonização e somos apaixonados por fornecer IA responsável e ética para o bem da missão, da Nação e, em particular, de nossos crianças. 

Pamela Isom, se apresentará no evento AI in Government de fevereiro de 2021, onde abordará como o DOE está maximizando os impactos da IA ​​por meio de coordenação estratégica, planejamento e excelência no atendimento ao cliente, incluindo a ética da IA, princípios da IA ​​e destaques do manual de gerenciamento de risco da IA .