Математическата интуиция на Мария Дренчева
След успешното приемане на труда ù на международен форум, AI талантът Мария Дренчева от INSAIT говори с плам в очите за възможността да се развива в сферата на научните изследвания
През есента на 2024 г. Мария Дренчева сънува алгоритъм. Прекарала е изминалия ден в Института за компютърни науки, изкуствен интелект и технологии (INSAIT), където заедно с менторите си развива метод за реконструктуриране на данни вече повече от година. След продължително търсене на решение на определен проблем, мозъкът ѝ продължава да работи на същата честота. „С приятелите ми сме обсъждали как обикновено когато човек решава задачи насън, сутринта се събужда и си казва, че това са абсолютни глупости – казва Дренчева. – А докато сънувах си спомням, че си казах: „Мария, това да не го забравиш, добра идея е.“
Днес идеята, който сполетява Дренчева (19) насън, фигурира във финалната версия на разработката „GRAIN: Exact Graph Reconstruction from Gradients“, по която тя работи заедно с колегите си от INSAIT, Иво Петров, Димитър Димитров, Максимилиан Баадер и Мартин Вечев. Границите между сънищата и реалността отново се размиват, докато Дренчева осмисля дали всъщност действителността не е твърде хубава, за да е истина – в края на януари 2025 г. става ясно, че научната статия е приета за участие в тазгодишното издание на ICLR, една от най-престижните конференции в света в сферата на дълбокото обучение.
Откакто е малко дете, Дренчева свири на пиано и ходи на уроци по балет, но най-голям интерес проявява към математиката. Явява се на първото си състезание, когато е първи клас. Макар че в началото не е „много добра“, ѝ е много интересно. Постепенно започва да се нарежда сред победителите, което допълнително я мотивира да продължава. „Отне ми време да осъзная, че никой не е перфектен – казва тя. – Но дори в моменти, в които съм била разочарована от представенето си, математиката е била прекалено голяма част от мен, за да позволя на един провал да ме откаже.“
Постепенно бройката на състезания, на които Дренчева се явява, започва да намалява – за да бъде ефективна, приоритизира големите състезания. През годините представя страната като част от националния отбор на България, става лауреат на Националната олимпиада по математика и носител на „Националната диплома“ на МОН.
В настоящето има зад себе си множество отличия, сред които златен медал от Европейската олимпиада по математика за момичета. Когато разговорът ѝ с Forbes се насочва към темата за таланта, проявява скромност. „Преди си мислех, че зад успеха стои само работа. Сега започвам да си мисля, че може би има и някаква доза талант, но 99% от успеха е работа“, казва тя.
През лятото на 2023 г., когато на Дренчева ѝ предстои да бъде зрелостничка в Софийската математическа гимназия, тя започва стаж в INSAIT. Има възможността да се развива сред водещи учени и изследователи, много от които завършили или работили в елитни университети като MIT, Stanford и ETH Zurich. „Едни от най-добрите от всяка област от цял свят в момента идват в страната – казва тя. – Това са хора, които имат страшно много статии по международни конференции, както и българи, които са завършили в чужбина и се връщат.“
Тогава всъщност тя започва работата си върху GRAIN, който в същността си е алгоритъм, изследващ уязвимостите на федеративното обучение. „Aко няколко компании разполагат с конфиденциални данни, които искат да обединят, да обучат модел за ИИ върху тях и да го тестват, те прилагат т.нар. протокол за федеративно обучение – споделят само характеристика на данните, по която централният сървър не би трябвало да ги знае – обяснява Дренчева. – Това, което изследваме ние, е дали на практика това се случва.“
Проучването на екипа от INSAIT е в контекста на AI модели, използващи графови невронни мрежи. „Графовите невронни мрежи са начин да се тренира модел върху данни, които могат да се представят като граф – структура с върхове (възли) и ребра (връзки) между тях – казва Дренчева. –Така например могат да се представят хората в една социална мрежа и приятелствата между тях.“ Изследователите на практика доказват, че структурата на графите и свързаните данни може да се възстанови с точност, което носи рисковете за конфиденциалността. По думите на Дренчева те са „първите, които успяват“ в изследването на графи, тъй като голяма част от структурите за невронни мрежи са вече проучени.
Началото на стажа си Дренчева прекарва в запознаване с понятия като невронна мрежа и обучение на модел, както и в намиране на връзката им с математиката. Помага ѝ интуицията, която развива с дългогодишното си участие в състезания. „Ако човек решава много задачи в училище, после няма да види конкретно същите – казва тя. – Но малко хора знаят, че математическото мислене много помага в научните изследвания – те са естествено продължение на състезанията. Изведнъж можеш ти да задаваш въпросите.“
В хода да работата Дренчева добива все повече автономност. Дори да ѝ отнема повече време да се справи със съответен проблем, има свободата да работи самостоятелно по него, което ѝ помага бързо да се учи. Когато е объркана, се обръща към менторите си, които се отнасят към нея с разбиране и търпение. „Не те гледат като малко дете, което не разбира нищо – казва тя. – Знаят, че щом са те избрали, значи имаш потенциал и ти помагат да го развиеш. Успокояват те във високите и ниските моменти.“
До средата на 12-и клас летният стаж на Дренчева е приключил, но тя продължава работата си. Вече знае, че сферата на научните изследвания много ѝ харесва. Променя се и перспективата ѝ, че трябва да замине за чужбина, за да се занимава с наука на световно ниво. Осъзнава, че другаде по света не би могла да работи по подобни проекти като бакалавър. „Преди създаването на INSAIT, ако човек искаше да се занимава с топуниверситети, учени и рисърч, трябваше да иде в MIT и ETH, понеже в страната нямаше нищо подобно – казва тя. – Институтът отвори много врати за мен, на всичкото отгоре тук, в България.“
Дренчева днес е първокурсничка във Факултета по математика и информатика на Софийския университет, а от октомври е и един от осемте новоприети стипендианти на EXPLORER, програмата за талантливи бакалаври в сферата на ИИ и дълбоките технологии на INSAIT, която в края на януари 2025 г. обяви второто си издание.
Студентката мечтае да се развива като професионален изследовател, а един ден и като ментор в INSAIT. В краткосрочен план, след като финализира последните детайли на проучването, иска да започне да се занимава с нов проект, потенциално в сферата на защита на данните. Като част от програмата, възнамерява следващото лято да стажува и в някоя от компаниите, които подкрепят INSAIT, например в SiteGround, която застава зад идеята на института с финансиране от самото му създаване. Фондация „За пример“, която е основана от управленския екип на компанията и подкрепя програмата EXPLORER, помага на таланти като Дренчева да се развиват в България.
„Искам да работя върху нещо, което има приложение за хората и им помага, но най-вече – което ми е интересно“, казва тя. „Виждам много потенциал в следващите випуски да останат в страната и да направим нещо страхотно тук. Защото то се справи от хората, нали така?“
