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求大神指教,什么是机器学习,人工智能,深度学习?

/ 猿问

求大神指教,什么是机器学习,人工智能,深度学习?

慕后森 2019-11-12 21:10:28

什么是机器学习,人工智能,深度学习


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3 回答

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倚天杖

人工智能

人工智能英文缩写为AI,它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学研究领域的一个重要分支,又是众多学科的一个交叉学科,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括语音识别、图像识别、机器人、自然语言处理、智能搜索和专家系统等等,人工智能可以对人的意识、思维的信息过程的模拟。人工智能包括众多的分支领域,比如大家熟悉的机器学习、自然语言理解和模式识别等。

机器学习

机器学习属于人工智能研究与应用的一个分支领域。机器学习的研究更加偏向理论性,其目的更偏向于是研究一种为了让计算机不断从数据中学习知识,而使机器学习得到的结果不断接近目标函数的理论。

机器学习,引用卡内基梅隆大学机器学习研究领域的着名教授Tom Mitchell的经典定义:

如果一个程序在使用既有的经验E(Experience)来执行某类任务T(Task)的过程中被认为是“具备学习能力的”,那么它一定要展现出:利用现有的经验E,不断改善其完成既定任务T的性能(Performance)的特质。

机器学习已经有了十分广泛的应用,例如:数据挖掘、计算机视觉、自然语言处理、生物特征识别、搜索引擎、医学诊断、检测信用卡欺诈、证券市场分析、DNA序列测序、语音和手写识别、战略游戏和机器人运用。在我们当下的生活中,语音输入识别、手写输入识别等技术,识别率相比之前若干年的技术识别率提升非常巨大,达到了将近97%以上,大家可以在各自的手机上体验这些功能,这些技术来自于机器学习技术的应用。

深度学习

深度学习的概念源于人工神经网络的研究。含多隐层的多层感知器就是一种深度学习结构。深度学习通过组合低层特征形成更加抽象的高层表示属性类别或特征,以发现数据的分布式特征表示。晦涩难懂的概念,略微有些难以理解,但是在其高冷的背后,却有深远的应用场景和未来。

关系

严格意义上说,人工智能和机器学习没有直接关系,只不过是机器学习的方法被大量的应用于解决人工智能的问题而已。目前机器学习是人工智能的一种实现方式,也是最重要的实现方式。

深度学习是机器学习比较火的一个方向,其本身是神经网络算法的衍生,在图像、语音等富媒体的分类和识别上取得了非常好的效果。

人工智能(AI)和机器学习(ML)现在是两个非常热门的流行语,通常似乎可以互换使用。但这二者并不完全一样,但是有时会导致人们的看法有一些混乱,因此需要解释这二者之间的区别。当大数据、数据分析,以及更广泛的技术变革浪潮席卷全球时,这两个术语都会频繁出现。总之,最好的答案是:人工智能是一种机器能够以人们认为“聪明”的方式执行任务的更广泛的概念。而且,机器学习是人工智能的一个最新应用,它基于这样一个想法:真的应该能够让机器访问数据,让他们自己学习。



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反对 回复 2019-11-19
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幕布斯7119047

人工智能(AI)、机器学习(machinelearning)和深度学习(deeplearning)都用上了。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。

今天我们就用最简单的方法——同心圆,可视化地展现出它们三者的关系和应用。

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,当今人工智能大爆炸的核心驱动。


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五十年代,人工智能曾一度被极为看好。之后,人工智能的一些较小的子集发展了起来。先是机器学习,然后是深度学习。深度学习又是机器学习的子集。深度学习造成了前所未有的巨大的影响。

从概念的提出到走向繁荣

1956年,几个计算机科学家相聚在达特茅斯会议(DartmouthConferences),提出了“人工智能”的概念。其后,人工智能就一直萦绕于人们的脑海之中,并在科研实验室中慢慢孵化。之后的几十年,人工智能一直在两极反转,或被称作人类文明耀眼未来的预言;或者被当成技术疯子的狂想扔到垃圾堆里。坦白说,直到2012年之前,这两种声音还在同时存在。

过去几年,尤其是2015年以来,人工智能开始大爆发。很大一部分是由于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)的组合拳,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科学家们是如何将人工智能从最早的一点点苗头,发展到能够支撑那些每天被数亿用户使用的应用的。

人工智能(ArtificialIntelligence)——为机器赋予人的智能

成王(Kingme):能下国际跳棋的程序是早期人工智能的一个典型应用,在二十世纪五十年代曾掀起一阵风潮。(译者注:国际跳棋棋子到达底线位置后,可以成王,成王棋子可以向后移动)。


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早在1956年夏天那次会议,人工智能的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。这就是我们现在所说的“强人工智能”(GeneralAI)。这个无所不能的机器,它有着我们所有的感知(甚至比人更多),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:友好的,像星球大战中的C-3PO;邪恶的,如终结者。强人工智能现在还只存在于电影和科幻小说中,原因不难理解,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“弱人工智能”(NarrowAI)。弱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。

这些是弱人工智能在实践中的例子。这些技术实现的是人类智能的一些具体的局部。但它们是如何实现的?这种智能是从何而来?这就带我们来到同心圆的里面一层,机器学习。

机器学习——一种实现人工智能的方法

健康食谱(Spamfreediet):机器学习能够帮你过滤电子信箱里的(大部分)垃圾邮件。(译者注:英文中垃圾邮件的单词spam来源于二战中美国曾大量援助英国的午餐肉品牌SPAM。直到六十年代,英国的农业一直没有从二战的损失中恢复,因而从美国大量进口了这种廉价的罐头肉制品。据传闻不甚好吃且充斥市场。)


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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、硬编码的软件程序不同,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习、推导逻辑规划、聚类、强化学习和贝叶斯网络等等。众所周知,我们还没有实现强人工智能。早期机器学习方法甚至都无法实现弱人工智能。

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、边缘检测滤波器,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对象是不是有八条边;写分类器来识别字母“ST-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,但并不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,算法就难以成功了。这就是为什么前一段时间,计算机视觉的性能一直无法接近到人的能力。它太僵化,太容易受环境条件的干扰。

随着时间的推进,学习算法的发展改变了一切。

深度学习——一种实现机器学习的技术

放猫(HerdingCats):从YouTube视频里面寻找猫的图片是深度学习杰出性能的首次展现。(译者注:herdingcats是英语习语,照顾一群喜欢自由,不喜欢驯服的猫,用来形容局面混乱,任务难以完成。)

人工神经网络(ArtificialNeuralNetworks)是早期机器学习中的一个重要的算法,历经数十年风风雨雨。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。第二层的神经元也是完成类似的工作,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,这个权重的正确与否与其执行的任务直接相关。最终的输出由这些权重加总来决定。

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、救火车般的红颜色、鲜明突出的字母、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”。


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反对 回复 2019-11-19
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慕尼黑的夜晚无繁华

通俗理解机器学习:机器从数据中学习,进而得到一个更加符合现实规律的模型,通过对模型的使用使得机器比以往表现的更好。

举个例子:

中学阶段,学生通过做大量的练习题,为的就是在高考解决问题。高考的题目一般来说是之前肯定没有遇到过的(无原题),但是这并不意味着这些题目我们无法解决。通过对之前所做过的练习题的分析,找到解题方法,同样可以解决陌生的题目,这就是人类的学习。机器学习就是模拟人类学习的过程。

机器学习其实就是将这一套方式运用到机器上,利用一些已知的数据(平时的练习题)来训练机器(做,让机器自己分析这些数据,并找到内在联系(学习解题方法),构建模型,从而对未知的数据(高考题)进行预测判定等。

关于机器学习一些算法  可以关注 机器学习学习笔记 



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反对 回复 2019-11-19

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