「人工智慧入門」AI 是什麼?

本文知識點(想省事就不用往下了):

人工智慧(AI)、機器學習(ML)、深度學習(DL)的關係如下,DL ML AI。

人工智慧比喻成的孩子大腦,而機器學習就是讓孩子去掌握認知能力的過程,而深度學習是這過程中很有效率的一種教學體系。

人工智慧是目的,是結果;深度學習、機器學習是方法,是工具。

人工智慧的概念是在 1955 年提出的;機器學習概念是 1990 年提出的;深度學習概念是 2010 年提出的。

深度學習曾經是以機器學習中的「神經網路演算法」的身份存在的,隨著大資料的爆發,深度學習被單拿出來,成為一種學習思想。

「人工智慧入門」AI 是什麼?

“The last 10 years have been about building a world that is mobile-first。 In the next 10 years, we will shift to a world that is AI-first。” (Sundar Pichai, CEO of Google, October 2016)

從亞馬遜、Facebook、谷歌、微軟這些頂級科技公司能都看出,世界上最具影響力的技術公司的領導者都在強調他們對人工智慧(AI)的關注。

但是什麼是 AI?

為什麼 AI 很重要?

為什麼 AI 現在正是好時候?

我們對人工智慧越來越感興趣,但該領域主要由專家來理解。

本文的目的就是希望「能夠用淺顯的語言解釋 AI」

先解釋 AI 的含義和關鍵術語。

本文將說明 AI 的最有效的領域之一,「深度學習(Deep Learning)」是如何工作的。

將探索 AI 解決的問題以及它們為什麼 AI 很重要。

瞭解 AI 的歷史,為什麼 20 世紀 50 年代就有 AI 概念,可等到今天才爆發。

風險投資家,一直努力尋找新的趨勢,為消費者和公司創造價值。他們相信 AI 是一種比移動或雲計算轉變更重要的計算演進。

「這是很難誇大」亞馬遜執行長傑夫·貝佐斯寫道,「在未來20年,AI 將對社會造成巨大的影響」。無論你是消費者、公務員,企業家或投資者,這種新興趨勢對我們所有人都很重要。

什麼是 AI?

★ 人工智慧:智慧程式的科學

Artificial intelligence: The science of intelligent programs

1956 年 John McCarthy 建立的「人工智慧」(AI)是一個通用術語,指的是

表現出智慧的行為的硬體或軟體

用 McCarthy 教授的話來說,它是「

製造智慧機器,特別是智慧計算機程式的科學和工程

」。

「AI」這個詞兒已經存在了幾十年,然而,一直以來進步有限,因為解決許多現實世界問題的

製造智慧機器,特別是智慧計算機程式的科學和工程

太複雜了。

複雜的活動包括進行醫療診斷,預測何時機器將失效或測量某些資產的市場價值,涉及成千上萬的資料集和變數之間的非線性關係。

在這些情況下,很難使用我們最好的資料來「最佳化」我們的預測。在其他情況下,包括識別影象中的物件和翻譯語言,我們甚至不能制定規則來描述我們目標。舉個例子:

演算法

如果我們可以降低從程式設計師到程式的複雜預測(資料最佳化和特性規範)的難度呢?

這是現代人工智慧的關鍵點。

我們怎麼能寫一套規則,完整地描述一隻狗的外觀?

「人工智慧入門」AI 是什麼?

機器學習(ML)是 AI 的一個子集。所有機器學習是 AI,但不是所有的 AI 是機器學習。「AI」的興趣在今天表現於人們對「機器學習」的熱情,進展迅速且明顯。

機器學習讓我們透過演算法來解決一些複雜的問題。正如人工智慧先驅 Arthur Samuel 在 1959 中寫道的那樣,機器學習是需要研究的領域,

★ Machine Learning 機器學習:推理 - 知識 - 學習

它給計算機學習的能力而不是明確地程式設計能力

。一個演算法將接收到一個域的資訊(例如,一個人過去觀看過的電影),權衡輸入做出一個有用的預測(未來想看的不同電影的機率)。

透過計算機學習的能力,透過最佳化任務衡量變數的可用資料,做出演算法,來對未來做出準確的預測。

機器透過訓練學習。演算法最初接收其輸出是已知的示例,此時要注意其預測和正確輸出之間的差異,並且調諧輸入的權重以提高其預測的準確性,直到它們被最佳化。因此,機器學習演算法的定義特徵是,它們的

大多數機器學習的目標是為特定場景開發預測引擎

我們能提供的資料越多(通常達到一個點),就可以建立越好的預測引擎(圖 2、圖 3 連起來看)

「人工智慧入門」AI 是什麼?

「人工智慧入門」AI 是什麼?

常見的有超過 15 種機器學習方法,每種方法使用不同的演算法結構以基於接收的資料最佳化預測。深度學習最受歡迎,其他的受到較少的關注,但卻非常是有價值,它們更適用於廣泛的使用情況。

具體的機器學習演算法有:

構造間隔理論分佈:聚類分析和模式識別

人工神經網路

決策樹

感知器

支援向量機

整合學習AdaBoost

降維與度量學習

聚類

貝葉斯分類器

構造條件機率:迴歸分析和統計分類

高斯過程迴歸

線性判別分析

最近鄰居法

徑向基函式核

透過再生模型構造機率密度函式:

最大期望演算法

機率圖模型:包括貝葉斯網和Markov隨機場

Generative Topographic Mapping

近似推斷技術:

馬爾可夫鏈

蒙特卡羅方法

變分法

最最佳化:大多數以上方法,直接或者間接使用最最佳化演算法。

每種方法都有其優點和缺點,可以使用組合。選擇的演算法來解決一個特定的問題將取決於因素,包括可用的資料集的性質。在實踐中,開發人員傾向於實驗來選擇採取哪種方法。

機器學習的使用案例根據我們的需求和想象力而有所不同。

使用正確的資料,我們可以構建不同目的的演算法,包括:

根據他們以前的購買資料推薦產品;

預測生產線上的機械何時異常;

預測電子郵件是否被誤解;

估計信用卡交易是欺詐的機率等等。

預測的質量隨著經驗而改進

一般的機器學習寫執行某些任務的程式是很困難的,比如理解語音和識別影象中的物件。

舉個例子,如果我們想編寫一個識別汽車影象的計算機程式,那麼我們就不能指定一個演算法來處理汽車的特徵,以便在任何情況下都能進行正確的識別。汽車有各種各樣的形狀、大小和顏色。。他們的位置,方向和姿勢可以不同。背景,照明和其他許多因素影響的物件的外觀。變數太多,就算是我們硬頭皮寫了出來,這也不是一個好的可擴充套件的方案。如此一來,我們就需要為每一種我們要是別的物件單獨的寫程式。

但是,深度學習(DL),這徹底改變了人工智慧的世界。深度學習是一個子集的機器學習。所有深度學習都是機器學習,但並非所有機器學習都是深度學習(圖4,下)。

「人工智慧入門」AI 是什麼?

深度學習是很有用的,因為它避免了程式設計師必須按照特徵規範(定義資料中所分析的特徵)或最佳化(如何權衡資料以提供更準確的預測)的任務。(園長:簡單說,深度學習讓程式設計師不用看特質和最佳化)

深度學習是如何實現的?

深度學習模擬大腦,人類大腦會學習來克服困難 :包括理解言語和識別物件,不是透過處理窮舉規則,而是透過實踐和反饋。就像一個孩子,看到汽車會知道這是汽車,看到圖片會知道上面表達的含義。

★ Deep Learning 深度學習

深度學習使用相同的方法。基於人工和軟體的計算單元,其近似腦中的神經元的功能被連線在一起。

它們形成一個「神經網路」,它接收一個輸入(繼續我們的例子,一輛汽車的圖片),分析;他做出判斷並被告知自己的判斷是否正確,以此來訓練。如果輸出是錯誤的,神經元之間的連線由演算法調整,這將改變未來的預測。最初網路將錯誤多次。

在數百萬的例子中,神經元之間的連線將被調整,實踐使其逐漸完善,一步步接近完美。

透過深度學習 DL 我們現在可以:

識別圖片中的元素;

實時翻譯語言;

使用語音來控制裝置(透過 Apple 的 Siri,Google Now; Amazon Alexa 和 Microsoft Cortana);

預測遺傳變異如何影響 DNA 轉錄;

分析客戶評論中的情緒;

檢測醫學影象中的腫瘤;

其他更多可能性。。。

深度學習將程式設計師從複雜的問題處理中解放出來,為一系列重要問題提供了成功的預測的工具。

原文:The fourth industrial revolution: a primer on Artificial Intelligence (AI)

接下來我將會講解:

孩子們沒有一套詳細的規則來學習,孩子們是透過訓練而掌握這些的

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