【知来知往】浅谈人工智能、机器学习和深度学习

2016年AlphaGo横空出世,以4:1大胜李世石后,人工智能再次进入大众视野,而比赛结束后,Deepmind随即宣布AlphaGo进入闭关状态。一年后,人类围棋界排名第一的中国棋手柯洁输给了AI界排名第一的AlphaGo围棋人工智能程序,世界哗然。

图片来源:deepmind.com

与此同时,诸多词汇萦绕在我们耳边:人工智能(Artificial Intelligence)、机器学习(Machine Learning)、深度学习(Deep Learning)。对于初学者来说,这几个概念可能不是很清楚,也容易混淆。笔者参考相关资料后,简单说说对他们的理解。下图中表示人工智能出现最早,范围也最广;其次是机器学习,是实现人工智能的一种方法,出现稍晚;最内是深度学习,是如今人工智能迅猛发展的核心驱动。

图片来自网络,侵删

人工智能(AI):从低潮到繁荣

1956年,香农、明斯基等10位科学家在达特茅斯(Dartmouth Conferences)研讨会上,提出了人工智能这个概念,限于当时数据量小、计算机运算能力差等原因,并没有发展起来。直到2002年,随着数据量上涨、运算力的提升和机器学习新算法(深度学习)的出现,人工智能开始大爆发。人工智能的研究领域也在不断扩大,下图为人工智能研究的各个分支。

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但是还是集中在弱人工智能(Narrow AI)这个水平,弱人工智能是执行特定任务的水平与人类相当,甚至超越人类的技术。这些技术智能的一面主要还得说说机器学习。

机器学习(ML):一种实现人工智能的方法

大体来说,机器学习就是用算法真正解析数据,不断学习,然后对世界中发生的事故作出判断和预测。此时,研究人员不会亲手编写软件,然后让程序完成特殊任务,相反,研究人员使用大量数据和算法“训练”机器,让机器学会如何执行任务。

深度学习(DL):一种实现机器学习的技术

深度学习的概念有Hinton等人于2006年提出,可以说是机器学习的一个分支,但是又不同于机器学习。深度学习不仅仅是具备多层架构的感知器,而是一系列能够用来构建可组合的体系结构的技术和方法。普通神经网络由于代价较高,一般只有3-4层,而深度神经网络由于采用了特殊训练方法,可以达到8-10层。深度神经网络能够捕捉到数据的深度联系,从而获得更准确的模型。

深度学习是机器学习研究中一个新的领域,旨在建立、模拟人脑进行学习的神经网络,它模仿人脑的机制来解释数据,例如图像、声音等。

同机器学习方法一样,深度学习也有监督学习和无监督学习之分,不同学习架构下建立的学习模型是不同的。例如卷积神经网络(CNN)是一种深度的监督学习的机器学习模型,而深度置信网(DBN)是一种无监督学习的机器学习模型。

总结

有了深度学习,机器学习才有了许多实际的应用,还拓展了AI的整体范围。深度学习将任务分拆,使得各种类型的机器辅助变成可能。无人驾驶汽车、更好的预防性治疗要么已经出现,要不正在出现。AI既是现在,也是未来。有了深度学习的帮助,也许有一天AI回达到科幻小说、科幻电影描述的水平,这也是我们期待已久的。

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