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,此前Google DeepMind的AlphaGo打败了韩国(繁:國)的围棋大师李世乭九段。在媒体描述DeepMind胜利的时候,就曾《读:céng》将人工智能(AI)、机器学习(Machine Learning)和深度学习(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回事。
要解释[繁体:釋]这三者之间的关系和应用,最简单的方法就是画一个同心圆,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《繁:內》侧,是深度学习,也是当《繁体:當》今人工智能大爆炸的核心驱动。
从概念的提出[繁:齣]到走向繁荣
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[繁:驗]室中慢慢孵化成形。在之后的几十年,人工智能一直在不停地两极反转,既有人把其称作人类文{练:wén}明耀眼的未来;也有人把其当做是技术疯子们的妄想(pinyin:xiǎng),嗤之以鼻。坦白说,直到2012年之前,这两种声音都还同时存在。
过去几年,尤其是自2015年以来,人工智能开始大爆发。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《拼音:biàn》宜、更有效。当然,无限拓展(pinyin:zhǎn)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、文本数据、交易数据、映射数据全面海量爆发。
让我们慢慢梳理一下计算机[繁:機]科学家们是如何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(pinyin:xiē)每天被数亿用户使用的实际应用(yòng)的。
人工智能(Artificial Intelligence)——为机器(练:qì)赋予人的智能
King me:扮演跳棋玩家的计算机程序,是最早的人工智《拼音:zhì》能实例之一,在20世纪50年代[练:dài]激起了人工智能的早期浪(pinyin:làng)潮。
早在1956年夏天的那次会议上,人工智能的先驱们(繁体:們)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:像星幸运飞艇球大战中友好的C-3PO;或者是邪恶的终结者。强人工智能目前还仅存在于电影和科幻小说中,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,一般被称为“弱(ruò)人工{练:gōng}智能”(Narrow AI)。弱[拼音:ruò]人工智能是能够与人一样,甚至比人更好地执行特定任务的技术。例如,Pinterest上的图像分类;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?这种智能是从何而来?其答案就是(shì)同心圆中【读:zhōng】的第二层,机(繁:機)器学习。
机器学习—— 一种实现人工《拼音:gōng》智能的方法
Spam free diet:机器学习xí 能够帮助你的收(读:shōu)件箱(相对地)摆脱垃(练:lā)圾邮件的困扰。
机器学习最基本的做法,是使用算法来解析数据、从中学习,然后对真实世界中的事件做出决策和预测。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。
机器学习直接来源于早期的人工智能领域。传统算法包括决策树学(xué)习、推导逻辑规划、聚类、强化学习和贝叶斯网络等澳门博彩等。众所周知,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shì 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、边缘检测滤波器,以便{练:biàn}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(繁:錯),但还算不上是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,又或者被树遮挡一部分,算法(fǎ)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切(读:qiè)。
深度学习《繁体:習》——一种实现机器学习的技术
Herding cats:从YouTube视(拼音:shì)频中挑选猫的图像是深度学(繁:學)习(繁体:習)的第一个突破性演示之一。
人工神经网络(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。但与澳门永利大脑中一个神经元可以连接一【练:yī】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(繁:們)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。第二层的神经元也是皇冠体育完成类似的工作,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关。最终的输出由这些权重加权决定{读:dìng}。
我们仍以停止(Stop)标志牌为例。将一个停止标志牌图像[拼音:xiàng]的所有元素都打碎,然后用神经元进行“检查”:八边形{xíng}的外形、救火车一样的红颜色、鲜明的字《拼音:zì》母、交通标志的典型尺寸和静止不动运动特性等等。神经网络的任务就是给出结论,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”。
这个例子里,系统可能会给出这样的{de}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《繁体:絡》结构告知神经网络,它的结{繁体:結}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{shàng}在人工智能出现的早期,神经网络就已经存在了,只是神经网络对于“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,也需要大量的运算。神经网络算法【读:fǎ】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:多伦多大学的Geoffrey Hinton)坚持研究,实(繁:實)现了以超算为目标的并行算法的运行{练:xíng}与概念证明。但也直到GPU得到广泛应用,这些努力才见到成效xiào 。
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、训练出来的【pinyin:de】,时不时还是很容易出错(繁体:錯)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。
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;或(pinyin:huò)者在Facebook的应用里,神经网络学{练:xué}习了如何识别你妈妈的脸;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子等等。
吴恩达教授的突破在于,把这些神经网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视频中的《de》图(繁体:圖)像
吴教(jiào)授为深度学习(deep learning)加入了“深度”(deep)。这里的“深度”所指{练:zhǐ}的,正是神经网络中众多的(de)层。
现在,经过深度学习训练的图像识别,在一些场景中甚至可以比人做得更(pinyin:gèng)好:从识别猫,到辨别血液中癌症的早期成分,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[繁:經]网络的(de)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《繁体:給》人工智能以璀璨的未来
深度学习使得机器学习能够实现众多的应用,并拓展了人(拼音:rén)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《读:dōu》已实现,或即将实现
有了深度学习,人工智能甚至可以《读:yǐ》达到我们在科幻小说中所幻想的那般智能澳门威尼斯人。当然,我们所期待的是像C-3PO那样的人工智能,终结者那样的还是算了。
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