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机器学习物理规律 人(读:rén)工智能、机器学习、深度学习三者之间的关系?

2025-03-04 20:07:37Scooters

人工智能、机器学习、深度学习三者之间的关系?人工智能、机器学习、深度学习三者之间的关系?有人说,人工智能(AI)是未来,人工智能是科幻,人工智能也是我们日常生活中的一部分。事实上,这些说法都是正确的,这一切都取决于你所指的是哪一种人工智能

人工智能、机器学习、深度学习三者之间的关系?

人工智能、机器学习、深度学习三者之间的关系?

有人说,人工智能(AI)是未来,人工智能是科幻,人工智能也是我们日常生活中的一部分。事实上,这些说法都是正确的,这一切都取决于你所指的是哪一种人工智能。

例如{rú},此前Google DeepMind的AlphaGo打败了韩国的围棋大师李世乭九段。在媒体描述DeepMind胜利的时候,就曾将人工智能(AI)、机器学习(Machine Learning)和深度{练:dù}学习(Deep Learning)都提到了。这三者在AlphaGo击败李世乭的过程中都起了作用,但它们说的并不是一【读:yī】回事。

要解释这三者之间的关系和应用,最简单的方法就是画《繁:畫》一个同心圆,如下图,人工智能是最早出现的,也是最大、最外侧的同心圆;其次是机器学习,稍晚一点;最内侧,是深度学习,也是当今(练:jīn)人工智能大爆炸的核心驱动。

从概念的提出到走向繁荣《繁:榮》

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1956年,几位计算机科学家相聚在达特茅斯会议(Dartmouth Conferences),提出了“人工智能”的概念。其后,人工智能就一直萦绕在人们的脑海之中,并在科研实验室中慢慢孵化成形。在之后的几十年,人工智能一[练:yī]直在不停地两极反转,既有人《拼音:rén》把其称作人类文明耀眼的未来;也有人把其当做是技术疯子《读:zi》们的妄想,嗤之以鼻。坦白说,直到2012年之前,这两种声音都还同时存在[拼音:zài]。

过去几年,尤其[读:qí]是自2015年以来,人工智《读:zhì》能开始大爆发。很大一部分原因是由于GPU的广泛应用,使得并行计算变得更快、更便宜、更有效。当然,无限拓展的存储能力和骤然爆发的数据洪流(大数据),也使得图像数据、文本数(繁体:數)据、交易数据、映射数据全面海量爆发。

让我们慢慢[读:màn]梳理一下计算机科学家们是如何《读:hé》将人工智能从最早的一点点星星之火,发展到能够支撑那些每天被数亿用户使用的实际应(繁:應)用的。

人工智能(Artificial Intelligence)——为机器{读:qì}赋予人的智能

King me:扮演跳棋玩家[繁体:傢]的计算机程序,是最早的人工智能实例之一,在20世纪50年代激起了人工智能的早期浪潮《pinyin:cháo》。

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早在1956年夏天的那次会议上,人工智能的《练:de》先驱们就梦想着用当时刚刚出现的计算机来构造复杂的、拥有与人类智慧同样本质特性的机器,既我们所谓的“强人工智能”(General AI)。这是一个无所不能的机器,它有着我们所有的感知(甚至比人更多),以及我们所有的理性,可以像我们一样思考。人们在电影里也总是看到这样的机器人:像星球大战中友好的C-3PO;或者是邪恶的de 终结者。强人工智能目前还仅存(拼音:cún)在于电影和科幻小说中(拼音:zhōng),原因很简单,因为我们还没法实现它们,至少目前还不行。

我们目前能实现的,一般被称(繁体:稱)为“弱人工智能”(Narrow AI)。弱人工智能是能够与人一样,甚至比人更好地执行特[读:tè]定任务的技术。例如,Pinterest上的(读:de)图像分类;或者Facebook的人脸识别。

这些都是弱人工智能在实践中的例[拼音:lì]子。这些技术实现了人类智能中某些特定部分。但它们是如何实现的?这(繁体:這)种智能是《拼音:shì》从何而来?其答案就是同心圆中的第二层,机器学习。

机器学习—— 一种实现人《pinyin:rén》工智能的方法

Spam free diet:机器(读:qì)学习能够帮助你的收件箱(相对地)摆脱{繁:脫}垃圾邮件的困扰。

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机器学习最基本的做法,是使用算法来解析数[拼音:shù]据、从中学习,然后对真实世界中的事件做《拼音:zuò》出决策和预测。与传统的为解决特定任务的人工编码程序不同,机器学习是用大量的数据来“训练”,通过各种算法从数据中学习如何完成任务。

机器学习直(读:zhí)接来源于早期的人工智能领域。传统算法包括决策树学[繁体:學]习、推导逻辑规划、聚类、强化学习和贝叶斯网络等等。众{练:zhòng}所周知,我们现在还没有实现强人工智能,而早期机器学习方法甚至连弱人工智能都无法实现。

机器学习最成功的应用领域是计算机视觉,虽然也还是需要大量的手工编码来完成工作。人们需要手工编写分类器、边(繁体:邊)缘检测{练:cè}滤波器,以便让程序能识别物体从哪里开始,到哪里结束;写形状检测程序来判断检测(繁:測)对象是不是有八条边;写分类器来识别字母“S-T-O-P”。使用以上这些手工编写《繁体:寫》的分类器,人们总算可以开发算法来感知图像,判断图像是不是一个停止标志牌。

这个结果还算不错,但还算不上是(拼音:shì)那种能让人为之一振的成功,特别是遇到云雾天,标志牌变得不是那么清晰可见,澳门永利又或者被树遮挡一部分,算法就难以成功了。这也是为什么此前很长一段时间中,计算机视觉的性能一直无法接近到人类的水平。它太僵化,并且太容易出现错误。

随着时间的推进,学习算法的发展改变了一[拼音:yī]切。

深度学习——一yī 种实现机器学习的技术

Herding cats:从Y澳门永利ouTube视频中挑选猫的图像是《shì》深度学习的第一个突破性演示之一。

人工神经网络澳门新葡京(Artificial Neural Networks)是早期机器学习中的一个重要的算法,历经了数十年的推演。神经网络的原理是受我们大脑的生理结构——互相交叉相连的神经元启发。但与大脑中一个神经元可以(读:yǐ)连接一定距离内的任意神经元不同,人工神经网络具有离散的层、连接和数据传播的方向。

例如,我们可以把一幅图像切分成图像块,输入到神经网络的第一层。在第一层的每一个神经元都把数据传递到第二层。第二层的神经元{练:yuán}也是完成类《繁体:類》似的工作,把数据传递到第三层,以此类推,直到最后一层,然后生成结果。

每一个神经元都为它的输入分配权重,这个权重的正确与(繁:與)否与其执行的任务直接相开云体育关。最终的输出由这些权重加权决定。

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我们仍以停止(Stop)标志牌为例。将一个停止标志牌图像的所有元素都打碎,然后用神经元进行“检查”:八边形的外形、救火车一样的红颜色、鲜明的字母、交通标志的典型尺寸{pinyin:cùn}和静止不动运动特性等等。神经网络的任务就是给出结论澳门永利,它到底是不是一个停止标志牌。神经网络会根据所有权重,给出一个经过深思熟虑的猜测——“概率向量”。

这个例lì 子里,系统可能会给出这样的结果:86%可能是一个停止标志牌;7%的可能是一个限速标志牌;5%的可能是一个风筝挂在树上等等。然后网络结构告知神经《繁体:經》网络(繁体:絡),它的结论是否正确。

此前,这样的神经网络并没得到为人工智能圈的认可。然而,事实上在人工智能出现的早期,神经网络就已经存在了,只(繁体:祇)是神经网络对于“智能”的贡献微乎其微。其主要原因是因为即使是最基本的神经网络,也{yě}需要大量的运算。神经网络算法的运算需求难以得到满足。

不过,还是有一些虔诚的研究团队(例如:多伦(繁体:倫)多大学的Geoffrey Hinton)坚持研究,实现了以超算为目标的并行算法的运行与概念证明。但也直{练:zhí}到GPU得【读:dé】到广泛应用,这些努力才见到成效。

我们回过头来看这个停止标志识别的例子。神经网络是调制、训(拼音:xùn)练出来的,时不时还是很容易出错的。它最需要的,就是训练。需要成百上千甚至几百万张图像来训练,直到神经元《练:yuán》的输入的权值都被调制得十分精确,无论是否是雾天、晴天还是雨天,每次都能得到正确的结果。

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只有这个时候,我们才可以说神经网络成功地自学习到一个停止标志的样子{zi};或者在Facebook的应用里,神经网络学习了如何识别你妈(繁体:媽)妈的脸;又或者是2012年吴恩达(Andrew Ng)教授在Google实现了神经网络学习到猫的样[拼音:yàng]子等等。

吴恩达教授的de 突破在于,把这些神经网(繁体:網)络从基础上显著地增大了。层数非常多,神经元也非常多,然后给系统输入海量的数据,来训练网络。在他的示例中,数据是一千万YouTube视频中《练:zhōng》的图像

吴教授《读:shòu》为深度学习(deep learning)加入了“深度”(deep)。这里的“深度”所指的,正{读:zhèng}是神经{繁体:經}网络中众多的层。

现在,经过深shēn 度学习训练的图像识别,在一些场景中甚至可以比(拼音:bǐ)人做得更好:从识别猫,到辨别血液中癌{ái}症的早期成分,再到识别核磁共振成像中的肿瘤。Google的AlphaGo先是学会了如何下围棋,然后与它自己下棋训练。它训练自己神经网络的方法,就是不断地与自己下棋,反复地下,永不停歇。

深度学习,给人工智能以璀璨的未来

深度学习(繁体:習)使得机器学习能够实现众多的应用,并拓展了人工智能的领域范围。如今,深度学习已经能够实现各种任务,几乎使得所有的机器辅助功能都变为可能。无人驾驶、预防性医疗,甚至是更精准的电影推荐,都已实现(繁体:現),或即将实现

有了深度学习,人工智能甚至可以达到我们在科幻小说中所幻想的那般智能。当《繁:當》然,我们所期【拼音:qī】待(练:dài)的是像C-3PO那样的人工智能,终结者那样的还是算了。

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