Текст книги "Большие данные. Революция, которая изменит то, как мы живем, работаем и мыслим"
Автор книги: Виктор Майер-Шенбергер
Соавторы: Кеннет Кукьер
сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]
Виктор Майер-Шенбергер, Кеннет Кукьер
Большие данные
Революция, которая изменит то, как мы живем, работаем и мыслим
От партнера издания
Любимая тема фантастической литературы прошлого века – «каким будет тот момент в будущем, когда машины станут умнее человека?». Кажется, мы сами не заметили, что уже живем в этом будущем. Сегодня человек может с помощью машины справляться с задачами, которые раньше считались практически неразрешимыми. В этой книге приводятся десятки примеров таких задач – от опережающего обнаружения зарождающихся эпидемий до профилактики тяжких преступлений. Многие из приведенных примеров поражают воображение и кажутся настоящей фантастикой!
Но самое интересное в этой книге – рассказ о том, почему ранее неразрешимые задачи сегодня становятся объектом внимания математиков и компьютерщиков. Авторы рисуют картину, как множество больших и маленьких вычислительных устройств, которыми наполнен современный мир, ежесекундно генерируют гигантские массивы цифровой информации. И как эта информация, собранная вместе и проанализированная с помощью современных высокопроизводительных компьютеров, позволяет получить качественно новое понимание того, что содержит эта информация. И как в конечном счете это позволяет отвечать на вопросы, которые раньше не имели ответов.
Этот переход количества накопленной человечеством информации в качество решения задач, стоящих перед нами, называют сейчас феноменом «больших данных», и сегодня это одно из самых обсуждаемых явлений в индустрии информационных технологий. О нем много говорят специалисты, но, пожалуй, еще очень мало знают обычные пользователи цифровых технологий.
Между тем мы уже живем в новой эпохе – эпохе больших данных. Изменения, которые несут новые информационные технологии, затрагивают жизнь каждого человека.
«Большие данные» – это масса новых задач, касающихся общественной безопасности, глобальных экономических моделей, неприкосновенности частной жизни, устоявшихся моральных правил, правовых отношений человека, бизнеса и государства. Похоже, что в ближайшем будущем нам всем придется столкнуться с фантастическим уровнем прозрачности всей нашей жизни, действий и поступков. Этические вопросы, возникающие в связи с этим, в книге отчасти сформулированы, как и возможные ответы на них, однако только жизнь покажет, насколько правильно мы видим все риски и проблемы.
Очень хотелось бы, чтобы в будущих изданиях на тему «больших данных» среди рассматриваемых примеров нашлось достойное место и для ярких решений, созданных талантливыми российскими математиками и программистами, которые уже сейчас добились успехов в этой области. Наши разработки используются в больших энергетических сетях, крупнейших банках, в анализе информации в интернете и для работы со СМИ. У России огромный потенциал в этой области благодаря сильной математической школе и сложившейся за десятилетия качественной системе подготовки инженерных кадров. Наша страна может стать одним из флагманов нового глобального технологического тренда.
Надеемся, для многих читателей эта книга станет поводом задуматься над тем, что такое «большие данные» и каким образом эти технологии – такие неосязаемые и невесомые – стали силой, изменяющей мир. Развитие и внедрение технологий «больших данных» может дать уникальные конкурентные преимущества бизнесу, помочь построить более эффективное государство, предоставить новые возможности людям и в конечном итоге сделать нашу жизнь более удобной и безопасной. Кто знает, может быть, возникшие благодаря прочтению этой книги идеи дадут впоследствии импульс для развития такой перспективной индустрии «больших данных».
Сергей Мацоцкий,
председатель правления компании IBS
Глава 1
Наше время
В 2009 году был обнаружен новый штамм вируса гриппа – H1N1. Он включал в себя элементы вирусов, которые вызывают птичий и свиной грипп. Новый вирус быстро распространился и в считаные недели вызвал в государственных учреждениях здравоохранения по всему миру опасения, что надвигается страшная пандемия. Некоторые источники предупреждали о возможности масштабной вспышки эпидемии, подобной «испанке» 1918 года. Тогда от нее пострадало полмиллиарда человек, десятки миллионов погибли. Что хуже всего, против нового вируса не было вакцины. Единственная надежда органов здравоохранения состояла в том, чтобы замедлить распространение вируса. Но для этого требовалось знать его очаги.
В США, как и в других странах, центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) обязали врачей сообщать о новых случаях гриппа. И все-таки информация о возникшей пандемии каждый раз запаздывала на одну-две недели. Люди по-прежнему обращались к врачу лишь спустя несколько дней после первых признаков недомогания. Вдобавок время уходило на то, чтобы передать эту информацию в CDC. Организация лишь констатировала количество случаев каждую неделю. При быстром распространении заболевания отстать на две недели означало безнадежно опоздать. Из-за этой задержки государственные учреждения здравоохранения вынуждены были действовать вслепую в самые ответственные моменты.
За несколько недель до того, как сведения об H1N1 попали на первые полосы газет, инженеры интернет-гиганта Google опубликовали потрясающую статью в научном журнале Nature.[1]1
Статья о тенденциях распространения гриппа, опубликованная в научном журнале Nature: Jeremy Ginsburg et al. Detecting influenza epidemics using search engine query data // Nature. – 2009. – Vol. 457. – P. 1012–1014. URL: http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7232/full/nature07634.html
[Закрыть] Она произвела настоящий фурор среди медицинских чиновников и программистов, но не привлекла интереса широкой аудитории. Речь шла о том, как компания Google может «предсказать» распространение зимнего гриппа в США не только в масштабах страны, но и в отдельных регионах и даже штатах. Чтобы добиться такого результата, специалисты Google проанализировали поисковые запросы интернет-пользователей. Более трех миллиардов поисковых запросов, отправляемых в поисковую систему Google ежедневно со всего мира, составили огромный массив данных для обработки. Пригодилось и то, что Google хранит все поисковые запросы в течение многих лет.
Специалисты Google взяли 50 миллионов наиболее распространенных условий поиска, которые используют американцы, и сравнили их с данными CDC о распространении сезонного гриппа в период между 2003 и 2008 годами. Идея заключалась в том, что людей, подхвативших вирус гриппа, можно определить по тому, что они ищут в интернете. Предпринимались и другие попытки связать эти показатели с данными интернет-поиска, но никто не располагал таким объемом данных, вычислительными мощностями и статистическими ноу-хау, как Google.
В Google предположили, что в интернете существуют поисковые запросы на получение информации о гриппе (например, «средство от кашля и температуры»), но не знали, какие именно. Поэтому была разработана универсальная система, все действие которой сводилось к тому, чтобы находить корреляции между частотой определенных поисковых запросов и распространением гриппа во времени и пространстве. В общей сложности поисковая система Google обработала ошеломляющее количество различных математических моделей (450 миллионов) с целью проверки условий поиска. Для этого прогнозируемые значения сравнивались с фактическими данными CDC о случаях гриппа за 2007–2008 годы. Специалисты Google нашли золотую жилу: их программное обеспечение выявило сочетание 45 условий поиска, использование которых с математической моделью давало коэффициент корреляции между прогнозируемыми и официальными данными, равный 97%. Как и CDC, специалисты компании могли назвать территорию распространения гриппа. Но, в отличие от CDC, они делали это практически в режиме реального времени, а не спустя одну-две недели.
Таким образом, когда в 2009 году распространение вируса H1N1 достигло критических показателей, система оказалась гораздо более полезным и своевременным индикатором,[2]2
Дополнительное исследование службы Google Flu Trends (в соответствии с независимым дополнительным клиническим исследованием в госпитале Джона Хопкинса): Dugas et al. Google Flu Trends: Correlation with Emergency Department Influenza Rates and Crowding Metrics // CID Advanced Access. – January 8, 2012. – DOI 10.1093/cid/cir883.
[Закрыть] чем официальная статистика правительства с ее естественным отставанием из-за бюрократической волокиты. Сотрудники здравоохранения получили ценную информацию. Самое примечательное, метод компании Google позволяет обходиться без марлевых повязок и визитов к врачу. По сути, он создан на основе «больших данных» – способности общества по-новому использовать информацию для принятия взвешенных решений или производства товаров и услуг, имеющих большое значение. Благодаря этому методу к моменту приближения следующей пандемии мир будет владеть эффективным инструментом для ее прогнозирования, а значит, сможет предупредить ее распространение.
Здравоохранение – только одна из областей, в которых большие данные приносят ощутимую пользу. Они приводят к коренному преобразованию целых отраслей. Наглядный тому пример – покупка авиабилетов.[3]3
Покупка авиабилетов: Farecast – информация от Кеннета Кукьера: Kenneth, Cukier. Data, data everywhere // The Economist. – February 27, 2010. – P. 1–14. А также интервью с Эциони (2010–2012 гг.).
[Закрыть]
В 2003 году Орен Эциони[4]4
Директор исследовательского центра имени Тьюринга при Вашингтонском университете.
[Закрыть] собрался лететь из Сиэтла в Лос-Анджелес на свадьбу своего младшего брата. За несколько месяцев до этого знаменательного события он купил авиабилет через интернет, зная, что чем раньше возьмешь билет, тем дешевле он обойдется. Во время перелета Эциони не удержался от любопытства и спросил попутчика, сколько тот заплатил за билет. Оказалось, что значительно меньше, хотя билет был куплен намного позже. От возмущения Эциони стал опрашивать других пассажиров – и все они заплатили меньше.
У большинства людей ощущение экономического предательства растаяло бы прежде, чем они сложили откидной столик и перевели спинку кресла в вертикальное положение. Но Эциони – один из передовых американских ученых в сфере компьютерных технологий. Будучи руководителем программы искусственного интеллекта в Вашингтонском университете, он основал множество компаний, занимающихся обработкой больших данных, еще до того, как термин «большие данные» приобрел известность.
В 1995 году Эциони помог создать одну из первых поисковых систем – MetaCrawler, которая, став главным онлайн-ресурсом, была выкуплена компанией InfoSpace. Он стал одним из основателей Netbot – первой крупной программы для сравнения цен в магазинах, позже проданной компании Excite. Его стартап ClearForest для анализа текстовых документов приобрела компания Reuters. Эциони рассматривает мир как одну большую компьютерную проблему, которую он способен решить. И ему довелось решить немало таких проблем, после того как он окончил Гарвард в 1986 году одним из первых выпускников по специальности в области программирования.
Приземлившись, Эциони был полон решимости найти способ, который помог бы определить выгодность той или иной цены в интернете. Место в самолете – это товар. Все места на один рейс в целом одинаковы. А цены на них разительно отличаются в зависимости от множества факторов, полный список которых известен лишь самим авиакомпаниям.
Эциони пришел к выводу, что не нужно учитывать все нюансы и причины разницы в цене. Нужно спрогнозировать вероятность того, что отображаемая цена возрастет или упадет. А это вполне осуществимо, причем без особого труда. Достаточно проанализировать все продажи билетов по заданному маршруту, а также соотношение цен и количества дней до вылета.
Если средняя цена билета имела тенденцию к снижению, стоило подождать и купить билет позже. Если же к увеличению – система рекомендовала сразу же приобрести билет по предложенной цене. Другими словами, получилась новоиспеченная версия неформального опроса, который Эциони провел на высоте боле 9000 метров. Безусловно, это была сложнейшая задача по программированию. Но Эциони приступил к работе.
Используя 12-тысячную выборку цен за 41 день, с трудом собранную на сайте путешествий, Эциони создал модель прогнозирования, которая обеспечивала его условным пассажирам неплохую экономию. Система понимала только что, но не имела представления почему. То есть не брала в расчет переменные, влияющие на ценовую политику авиакомпании, например количество непроданных мест, сезонность или непредвиденную задержку рейса, которые могли снизить стоимость перелета. Ее задача заключалась только в составлении прогноза исходя из вероятностей, рассчитанных на основе данных о других рейсах. «Покупать или не покупать, вот в чем вопрос», – размышлял Эциони. И назвал исследовательский проект соответственно – «Гамлет».[5]5
Статья Эциони «Гамлет»: Etzioni, Oren. To buy or not to buy: mining airfare data to minimize ticket purchase price / Oren Etzioni, C. A. Knoblock, R. Tuchinda, and. A. Yates // SIGKDD ’03. – August 24–27, 2003. URL: http://knight.cis.temple.edu/~yates//papers/hamlet-kdd03.pdf.
[Закрыть]
Небольшой проект превратился в стартап Farecast с венчурным финансированием. Прогнозируя вероятность и значение роста или снижения цены на авиабилет, он дал возможность потребителям выбирать, когда именно совершать покупку. Он вооружил их ранее недоступной информацией. В ущерб себе служба Farecast была настолько прозрачной, что оценивала даже степень доверия к собственным прогнозам и предоставляла эту информацию пользователям.
Для работы системы требовалось большое количество данных. Для того чтобы повысить эффективность системы, Эциони раздобыл одну из отраслевых баз данных бронирования авиабилетов. Благодаря этой информации система создавала прогнозы по каждому месту каждого рейса американской коммерческой авиации по всем направлениям в течение года. Теперь для прогнозирования в Farecast обрабатывалось около 200 миллиардов записей с данными о рейсах, при этом потребителям обеспечивалась значительная экономия.
Брюнет с широкой улыбкой и ангельской внешностью, Эциони вряд ли походил на человека, который отказался бы от миллионов долларов потенциального дохода авиационной отрасли. На самом деле он нацелился выше. К 2008 году Эциони планировал применить этот метод в других областях, например к гостиничному бизнесу, билетам на концерты и подержанным автомобилям, – к чему угодно, где прослеживаются низкая дифференциация продукта, высокая степень колебания цен и огромное количество данных. Но прежде чем он успел реализовать свои планы, в его дверь постучалась корпорация Microsoft и выкупила службу Farecast за 110 миллионов долларов США,[6]6
Сколько компания Microsoft заплатила за Farecast. Из сообщений СМИ, в частности: Secret Farecast buyer is Microsoft // Seattlepi.com. – April 17, 2008. URL: http://blog.seattlepi.com/venture/2008/04/17/secret-farecast-buyer-is-microsoft/?source=mypi.
[Закрыть] после чего интегрировала ее в поисковую систему Bing. К 2012 году система прогнозировала цены на авиабилеты для всех внутренних рейсов США, анализируя около триллиона записей. В 75% случаев система оказывалась права и позволяла путешественникам экономить на билете в среднем 50 долларов.
Farecast – это воплощение компании, которая оперирует большими данными; наглядный пример того, к чему идет мир. Эциони не смог бы создать такую компанию пять или десять лет назад. По его словам, «это было бы невозможно». Необходимое количество вычислительных мощностей и хранилище обошлись бы слишком дорого. И хотя важнейшим фактором, сыгравшим на руку, стали изменения технологий, изменилось еще кое-что – едва уловимое, но более важное: само представление о том, как использовать данные.
Данные больше не рассматривались как некая статичная или устаревшая величина, которая становится бесполезной по достижении определенной цели, например после приземления самолета (или в случае Google – после обработки поискового запроса). Скорее, они стали сырьевым материалом бизнеса, жизненно важным экономическим вкладом, используемым для создания новой экономической выгоды. Оказалось, что при правильном подходе их можно ловко использовать повторно, в качестве источника инноваций и новых услуг. Данные могут раскрыть секреты тем, кто обладает смирением и готовностью «слушать», а также необходимыми инструментами.
Данные говорят сами за себя
Приметы информационного общества нетрудно заметить повсюду: в каждом кармане найдется мобильный телефон, на каждом столе – компьютер, а в рабочих кабинетах по всему миру – большие ИТ-системы. Но сама информация при этом менее заметна. Полвека спустя с того времени, как компьютеры прочно вошли в жизнь общества, накопление данных достигло того уровня, на котором происходит нечто новое и необычное. Мир не просто завален небывалым количеством информации – это количество стало расти быстрее. Изменение масштаба привело к изменению состояния. Количественное изменение привело к качественному. В науках, таких как астрономия и геномика, впервые столкнувшихся со всплеском данных в середине 2000-х годов, появился термин «большие данные». Теперь эта концепция проникает во все сферы человеческой деятельности.
Для «больших данных» нет строгого определения. Изначально идея состояла в том, что объем информации настолько вырос, что рассматриваемое количество уже фактически не помещалось в памяти компьютера, используемой для обработки, поэтому инженерам потребовалось модернизировать инструменты для анализа всех данных. Так появились новые технологии обработки, например модель MapReduce компании Google и ее аналог с открытым исходным кодом – Hadoop от компании Yahoo. Они дали возможность управлять намного большим количеством данных, чем прежде. При этом важно, что их не нужно было выстраивать в аккуратные ряды или классические таблицы баз данных. На горизонте также появились другие технологии обработки данных, которые обходились без прежней жесткой иерархии и однородности. В то же время интернет-компании, имеющие возможность собирать огромные массивы данных и острый финансовый стимул для их анализа, стали ведущими пользователями новейших технологий обработки, вытесняя компании, которые порой имели на десятки лет больше опыта, но работали автономно.
Согласно одному из подходов к этому вопросу (который мы рассматриваем в этой книге), понятие «большие данные» относится к операциям, которые можно выполнять исключительно в большом масштабе. Это порождает новые идеи и позволяет создавать новые формы стоимости, тем самым изменяя рынки, организации, отношения между гражданами и правительствами, а также многое другое.
И это только начало. Эпоха больших данных ставит под вопрос наш образ жизни и способ взаимодействия с миром. Поразительнее всего то, что обществу придется отказаться от понимания причинности в пользу простых корреляций: променять знание почему на что именно. Это переворачивает веками установленный порядок вещей и ставит под сомнение наши фундаментальные знания о том, как принимать решения и постигать действительность.
Большие данные знаменуют начало глубоких изменений. Подобно тому как телескоп дал нам возможность постичь Вселенную, а микроскоп – получить представление о микробах, новые методы сбора и анализа огромного массива данных помогут разобраться в окружающем мире с использованием способов, ценность которых мы только начинаем осознавать. Но настоящая революция заключается не в компьютерах, которые вычисляют данные, а в самих данных и в том, как мы их используем.
Чтобы понять, на каком этапе находится информационная революция, рассмотрим существующие тенденции. Наша цифровая Вселенная постоянно расширяется. Возьмем астрономию.
Когда в 2000 году стартовал проект «Слоуновский цифровой обзор неба», его телескоп в Нью-Мексико за первые несколько недель собрал больше данных, чем накопилось за всю историю астрономии. К 2010 году его архив был забит грандиозным количеством информации: 140 терабайт. А его преемник, телескоп Large Synoptic Survey Telescope, который введут в эксплуатацию в Чили в 2016 году, будет получать такое количество данных каждые пять дней.[7]7
Астрономия и секвенирование ДНК. Специальный отчет в журнале The Economist (см. выше): Data, data everywhere // The Economist. – February 27, 2010. – P. 1–14.
[Закрыть]
За подобными астрономическими цифрами не обязательно далеко ходить. В 2003 году впервые в мире расшифровали геном человека, после чего еще десять лет интенсивной работы ушло на построение последовательности из трех миллиардов основных пар. Прошел почти десяток лет – и то же количество ДНК анализируется каждые 15 минут с помощью геномных машин по всему миру.[8]8
Секвенирование ДНК: Pollack, Andrew. DNA Sequencing Caught in the Data Deluge // New York Times. – November 30, 2011. URL: http://www.nytimes.com/2011/12/01/business/dna-sequencing-caught-in-deluge-of-data.html?pagewanted=all.
[Закрыть] В 2012 году стоимость определения последовательности генома человека упала ниже одной тысячи долларов. Эта процедура стала доступной широким массам. Что касается области финансов, через фондовые рынки США каждый день проходит около семи миллиардов обменных операций, из них около двух третей торгов решаются с помощью компьютерных алгоритмов на основе математических моделей, которые обрабатывают горы данных, чтобы спрогнозировать прибыль, снижая при этом по возможности риски.
Перегруженность в особенности коснулась интернет-компаний. Google обрабатывает более петабайта данных в день – это примерно в 100 раз больше всех печатных материалов Библиотеки Конгресса США. Facebook – компания, которой не было в помине десятилетие назад, – может похвастать более чем 10 миллионами загрузок новых фотографий ежечасно. Люди нажимают кнопку «Нравится» или пишут комментарии почти три миллиарда раз в день, оставляя за собой цифровой след, с помощью которого компания изучает предпочтения пользователей.[9]9
Статистика Facebook: Facebook IPO prospectus // Facebook. – Form S-1 Registration Statement, US Securities And Exchange Commission. – February 1, 2012. URL: http://sec.gov/Archives/edgar/data/1326801/000119312512034517/d287954ds1.htm.
[Закрыть] А 800 миллионов ежемесячных пользователей службы YouTube компании Google каждую секунду загружают видео длительностью более часа.[10]10
Статистика YouTube: Page, Larry. Update from the CEO // Google, April 2012. URL: http://investor.google.com/corporate/2012/ceo-letter.html.
[Закрыть] Количество сообщений в Twitter увеличивается приблизительно на 200% в год и к 2012 году превысило 400 миллионов твитов в день.[11]11
Количество твитов: Geron, Tomio. Twitter’s Dick Costolo: Twitter Mobile Ad Revenue Beats Desktop On Some Days // Forbes. – June 6, 2012. URL: http://www.forbes.com/sites/tomiogeron/2012/06/06/twitters-dick-costolo-mobile-ad-revenue-beats-desktop-on-some-days/.
[Закрыть]
От науки до здравоохранения, от банковского дела до интернета… Сферы могут быть разными, но итог один: объем данных в мире быстро растет, опережая не только наши вычислительные машины, но и воображение.
Немало людей пыталось оценить реальный объем окружающей нас информации и рассчитать темп ее роста. Они достигли разного успеха, поскольку измеряли разные вещи. Одно из наиболее полных исследований провел Мартин Гилберт из школы коммуникаций им. Анненберга при Университете Южной Калифорнии.[12]12
Информация и количество данных: Hilbert, Martin. How to measure the world’s technological capacity to communicate, store and compute information? / Martin and Hilbert Priscila Lopez // International Journal of Communication. – 2012. URL: http://www.ijoc.org/ojs/index.php/ijoc/article/viewFile/1562/742.
[Закрыть] Он стремился сосчитать все, что производилось, хранилось и передавалось. Это не только книги, картины, электронные письма, фотографии, музыка и видео (аналоговые и цифровые), но и видеоигры, телефонные звонки и даже автомобильные навигационные системы, а также письма, отправленные по почте. Он также брал в расчет вещательные СМИ, телевидение и радио, учитывая охват аудитории.
По его расчетам, в 2007 году хранилось или отправлялось примерно 2,25 зеттабайта данных. Это примерно в пять раз больше, чем 20 лет назад (около 435 экзабайт). Чтобы представить это наглядно, возьмем полнометражный художественный фильм. В цифровом виде его можно сжать до файла размером в один гигабайт. Экзабайт состоит из миллиарда гигабайт. Зеттабайт – примерно в тысячу раз больше. Проще говоря, немыслимо много.
Если рассматривать только хранящуюся информацию, не включая вещательные СМИ, проявляются интересные тенденции. В 2007 году насчитывалось примерно 300 экзабайт сохраненных данных, из которых около 7% были представлены в аналоговом формате (бумажные документы, книги, фотоснимки и т. д.), а остальные – в цифровом. Однако совсем недавно наблюдалась иная картина. Хотя идея «информационного века» и «цифровой деревни» родилась еще в 1960-х годах, это действительно довольно новое явление, учитывая некоторые показатели. Еще в 2000 году количество информации, хранящейся в цифровом формате, составляло всего одну четверть общего количества информации в мире. А остальные три четверти содержались в бумажных документах, на пленке, виниловых грампластинках, магнитных кассетах и подобных носителях.
В то время цифровой информации насчитывалось не так много – шокирующий факт для тех, кто уже продолжительное время пользуется интернетом и покупает книги онлайн. (В 1986 году около 40% вычислительной мощности общего назначения в мире приходилось на карманные калькуляторы, вычислительная мощность которых была больше, чем у всех персональных компьютеров того времени.) Из-за быстрого роста цифровых данных (которые, согласно Гилберту, удваивались каждые три с лишним года) ситуация стремительно менялась. Количество аналоговой информации, напротив, практически не увеличивалось.
Таким образом, к 2013 году количество хранящейся информации в мире составило 1,2 зеттабайта, из которых на нецифровую информацию приходится менее 2%.[13]13
По оценкам за 2013 год, объем сохраненной информации равен 1,2 зеттабайта, из которых нецифровая информация составляет менее 2% (из интервью Гилберта Кукьеру).
[Закрыть]
Трудно представить себе такой объем данных. Если записать данные в книгах, ими можно было бы покрыть всю поверхность Соединенных Штатов в 52 слоя. Если записать данные на компакт-диски и сложить их в пять стопок, то каждая из них будет высотой до Луны. В III веке до н. э. считалось, что весь интеллектуальный багаж человечества хранится в великой Александрийской библиотеке, поскольку египетский царь Птолемей II стремился сохранить копии всех письменных трудов. Сейчас же в мире накопилось столько цифровой информации, что на каждого живущего ее приходится в 320 раз больше, чем хранилось в Александрийской библиотеке.
Процессы действительно ускоряются. Объем хранящейся информации растет в четыре раза быстрее, чем мировая экономика, в то время как вычислительная мощность компьютеров увеличивается в девять раз быстрее. Неудивительно, что люди жалуются на информационную перегрузку. Всех буквально захлестнула волна изменений.
Рассмотрим перспективы, сравнив текущий поток данных с более ранней информационной революцией. Она была связана с изобретением ручного типографского станка Гутенберга около 1450 года. По данным историка Элизабет Эйзенштейн, за 50 лет – с 1453 по 1503 год – напечатано около восьми миллионов книг. Это больше, чем все книжники Европы произвели с момента основания Константинополя примерно 1650 годами ранее.[14]14
Печатный станок и восемь миллионов книг (больше, чем было выпущено с момента основания Константинополя): Eisenstein, Elizabeth L. The Printing Revolution in Early Modern Europe. – Cambridge: Canto/Cambridge University Press, 1993. – P. 13–14.
[Закрыть] Другими словами, потребовалось 50 лет, чтобы приблизительно вдвое увеличить информационный фонд всей Европы (в то время, вероятно, она представляла львиную долю всего мирового запаса слов). Для сравнения: сегодня это происходит каждые три дня.
Что означает это увеличение? Питер Норвиг, эксперт по искусственному интеллекту в компании Google, прежде работавший в Лаборатории реактивного движения НАСА, любит в этом случае проводить аналогию с изображениями.[15]15
Аналогия Питера Норвига. Из бесед с Норвигом о его труде The Unreasonable Effectiveness of Data (написанном в соавторстве), в частности: Norvig, Peter. The Unreasonable Effectiveness of Data // Лекция в Университете провинции Британская Колумбия. – Видео YouTube. – 23.09.2010. URL: http://www.youtube.com/watch?v=yvDCzhbjYWs.
[Закрыть] Для начала он предлагает взглянуть на наскальные изображения лошади в пещере Ласко во Франции, которые относятся к эпохе палеолита (17 тысяч лет назад). Затем – на фотографию лошади или, еще лучше, работы кисти Пабло Пикассо, которые по виду не слишком отличаются от наскальных рисунков. Между прочим, когда Пикассо показали изображения Ласко, он саркастически заметил: «[С тех пор] мы ничего не изобрели».[16]16
Пикассо об изображениях в Ласко: Whitehouse, David. UK Science shows cave art developed early // BBC News Online. – October 3, 2001. URL: http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/1577421.stm.
[Закрыть]
Он был прав, но лишь отчасти. Вернемся к фотографии лошади. Если раньше, чтобы нарисовать лошадь, приходилось потратить много времени, теперь ее можно запечатлеть гораздо быстрее. В этом и состоит изменение. Хотя оно может показаться не столь важным, поскольку результат по большому счету одинаков: изображение лошади. А теперь представьте, как делается снимок лошади, и ускорьте его до 24 кадров в секунду. Теперь количественное изменение переросло в качественное. Фильм коренным образом отличается от стоп-кадра. То же самое и с большими данными: изменяя количество, мы меняем суть.
Из курса физики и биологии нам известно, что изменение масштаба иногда приводит к изменению состояния. Обратимся к другой аналогии, на сей раз из области нанотехнологий, где речь идет об уменьшении объектов, а не их увеличении. Принцип, лежащий в основе нанотехнологий, заключается в том, что на молекулярном уровне физические свойства меняются. Появляется возможность придать материалам характеристики, недоступные ранее. Например, медь, которая в обычном состоянии проводит электричество, на наноуровне обнаруживает сопротивление в присутствии магнитного поля, а серебро имеет более выраженные антибактериальные свойства. Гибкие металлы и эластичная керамика тоже возможны на наноуровне. Подобным образом при увеличении масштаба обрабатываемых данных появляются новые возможности, недоступные при обработке меньших объемов.
Иногда ограничения, которые мы воспринимаем как должное и считаем всеобщими, на самом деле имеют место только в масштабе нашей деятельности. Рассмотрим третью аналогию, и на сей раз из области науки. Для людей важнейшим физическим законом является гравитация: она распространяется на все сферы нашей деятельности. Но для мелких насекомых гравитация несущественна. Ограничение, действующее в их физической вселенной, – поверхностное натяжение, позволяющее им, например, ходить по воде. Но людям, как правило, до этого нет дела.
То же самое с информацией: размер имеет значение. Так, поисковая система Google определяет распространение гриппа не хуже, чем официальная статистика, основанная на реальных визитах пациентов к врачу. Для этого системе нужно произвести тщательный анализ сотен миллиардов условий поиска, в результате чего она дает ответ в режиме реального времени, то есть намного быстрее, чем официальные источники. Таким же образом система Farecast прогнозирует колебания цен на авиабилеты, вручая потребителям эффективный экономический инструмент. Однако обе системы достигают этого лишь путем анализа сотен миллиардов точек данных.
Эти два примера, с одной стороны, демонстрируют научное и общественное значение больших данных, а с другой – показывают, что с их помощью можно извлечь экономическую выгоду. Они знаменуют два способа, которыми мир больших данных готов радикально изменить все: от бизнеса и естественных наук до здравоохранения, государственного управления, образования, экономики, гуманитарных наук и других аспектов жизни общества.
Мы стоим на пороге эпохи больших данных, однако полагаемся на них ежедневно. Спам-фильтры разрабатываются с учетом автоматической адаптации к изменению типов нежелательных электронных писем, ведь программное обеспечение нельзя запрограммировать таким образом, чтобы блокировать слово «виагра» или бесконечное количество его вариантов. Сайты знакомств подбирают пары на основе корреляции многочисленных атрибутов с теми, кто ранее составил удачные пары. Функция автозамены в смартфонах отслеживает действия пользователя и добавляет новые вводимые слова в свой орфографический словарь. И это только начало. От автомобилей, способных определять момент для поворота или торможения, до компьютеров IBM Watson, которые обыгрывают людей на игровом шоу Jeopardy,[17]17
Jeopardy! («Рискуй!») – телеигра, популярная во многих странах мира. Российский аналог – «Своя игра». Здесь и далее прим. ред.
[Закрыть] – этот подход во многом изменит наше представление о мире, в котором мы живем.
По сути, большие данные предназначены для прогнозирования. Обычно их описывают как часть компьютерной науки под названием «искусственный интеллект» (точнее, ее раздел «машинное обучение»). Такая характеристика вводит в заблуждение, поскольку речь идет не о попытке «научить» компьютер «думать», как люди. Вместо этого рассматривается применение математических приемов к большому количеству данных для прогноза вероятностей, например таких: что электронное письмо является спамом; что вместо слова «коипя» предполагалось набрать «копия»; что траектория и скорость движения человека, переходящего дорогу в неположенном месте, говорят о том, что он успеет перейти улицу вовремя и автомобилю нужно лишь немного снизить скорость. Но главное – эти системы работают эффективно благодаря поступлению большого количества данных, на основе которых они могут строить свои прогнозы. Более того, системы спроектированы таким образом, чтобы со временем улучшаться за счет отслеживания самых полезных сигналов и моделей по мере поступления новых данных.
