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算法为基础的深度学习探索

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:算法主要是用神经网络的结构加上一个学习算法,然后用机器自动地去学习,它通过在大数据里自动地去寻找规律和多节多层的特征,这就是所谓的深度卷积神经网络。后面的发展就更厉害了,人们发现一个AlphaGo叫Zero的,这是2017年之后发生的非常轰动的事件,因为它不再向人学习了。现在的机器对很多癌症的诊断能够达到国际顶级医生的水平,就是通过学习。一般来说是基于连接主义的深度神经网络,通过与行为主义的强化学

算法为基础的深度学习探索

1.深度监督学习算法主要是用神经网络的结构加上一个学习算法,然后用机器自动地去学习,它通过在大数据里自动地去寻找规律和多节多层的特征,这就是所谓的深度卷积神经网络。比如机器对一千种物体的识别就超过了人类的识别能力,而且还成了主流的方法,不论是做视觉、语音识别和文本处理的,还是做自然语言处理、自动驾驶机器人、大数据分析的,都在利用这个新兴的人工智能方法来进行处理。

靠大数据驱动的卷积神经网已成为人脸识别的主流方法,而且是数据越多,效果就越好。虽然人脸识别的能力超过了人,但人脸识别也只是弱人工智能,因为它只是在某个点上超过了人的能力,假如给它足够完备的大数据,它就可以超过人。

总之,以完备大数据的卷积神经网络为主要标志的人工智能的加速发展,已经成为重塑人类社会的基石,其典型特点是需要深度学习的方法,加上大数据、计算平台,就是人工智能芯片所支撑的具有很强计算能力的大平台,它的特点就是需要一个带标签的完备大数据,但由于太过于理想化,在实际应用中往往就不可能实现。

2.强化学习。除了监督学习以外,还有强化学习,这是一个巨大的进步。强化学习的进步又是什么东西呢?比如下围棋,输了就受到惩罚,再也走不了;赢了之后就奖励自己,还能够继续走下去。反复地通过这种训练来进行学习,就叫强化学习。

强化学习最早来源于心理学,就是通过奖励与惩罚,向成功与失败学习,虽然已研究了30多年,但现在又焕发了生机。以前的上课跟同学们讲这些内容没人感兴趣,但现在是同学在讲强化学习,原因就是Alpha(阿尔法)。2016年的3月发生的AlphaGo(阿尔法狗)战胜了李世石这么一个标志性的事件,它让大家大吃一惊,这个事件大大地推动了人工智能的影响力。因为AlphaGo的这个事件,人们才发现原来机器的水平可以有这么高,其方法就是强化学习,加上深度卷积神经网和一个所谓的蒙特·卡罗方法结合起来就成了。这三种东西除了深度卷积神经网络外,其他的两种都是很老的东西,把它结合起来之后,就取得了以AlphaGo为代表的里程碑式的胜利。在这里面就用了强化学习,用了大数据驱动,可以把人类的棋谱从一个韩国的围棋服务器上面,找出人类差不多3000万个棋局,然后做上标签。下围棋就是找个路径,其决策相当于一棵树,一棵很巨大的树,它的路径起点就是开局。在棋盘上,不是有19×19的格吗,总共形成了361个交叉点,开始在交叉点上什么都没有,没有黑子,没有白子,就是空的,人们把这个交叉点叫作根节点,就是树的根节点。至于输赢,一旦下完了一盘,赢了或者输了的情况,就叫叶子节点。从根节点到叶子节点的路径寻找,就是整个下棋的过程。

机器的监督学习是向人类学习,把人类顶级的三段选手到九段选手的围棋棋谱拿来学,学完了之后机器就自己开始学,自己跟自己下棋,赢了奖励自己,输了就惩罚自己,通过不断地精进,水平越来越高。

后面的发展就更厉害了,人们发现一个AlphaGo叫Zero(也就是0)的,这是2017年之后发生的非常轰动的事件,因为它不再向人学习了。从零开始,我们把它叫作无师自通的AlphaGo,没有利用人的任何历史棋谱,仅仅是输入规则就知道怎么去下棋。围棋的赢或者输,不需要人这个师傅了,它完全靠自学就可以成才。这个版本的AlphaGo,学三天就超过了李世石的版本,学了二十天就超过了柯洁的版本,学了四十天后就超过了所有的版本,这自然就很厉害。机器具有的这个创造能力,是因为它看到了很多的棋局,最后的发现是人类从来没见过的、觉得走不通的棋局。

此外,人们还首先看到了算法的进展,这个进展就是深度强化学习,是卷积神经网络,而且它是完全监督的;第二是强化学习,现在不需要监督和完全的无监督,从零开始可以自学;第三是人们要不断探索,探索就是去研究具有举一反三的能力,尽管现在还没有成功的例子。

3.认知智能的探索。如果一个人看到两架飞机的照片,就把所有的飞机全认识了,说明具有了举一反三的能力,这种能力就是认知智能。2011年2月,IBM运用这个能力构建了一个比较进步的自动问答系统,然后利用这个自动问答系统参加了在美国的叫作《危险边缘》的一个智力竞答电视节目,它战胜了连续三届的人类冠军。当然,完成这个竞答是很难的,难在主持人的提问都是口语化的,而且提问里面还有很多的双关语、反语、暗语,甚至反话。对于这些根据上下文联系的独特语言,人是能够听出来的,但是机器的理解就很难。在这一块上的突破,使机器能够听懂人的双关语,听得懂暗语,甚至听得懂没有严谨语法规则的口语,这是非常了不起的。机器听懂了这些以后,人类就没有什么优势了,因为机器去找答案比人要快得多。就像搜索引擎,百度也好,谷歌也好,搜索知识问题太简单了。后来,这个技术发展了一个所谓的Watson(采用认知计算系统的商业人工智能),主要是做医疗或者金融的,IBM称其为认知商业。做医疗的时候它能够做什么呢?把它跟深度学习结合起来,收购了很多创意公司深度学习,比如说诊断肺部,对肺癌进行早期诊断,包括乳腺癌。现在的机器对很多癌症的诊断能够达到国际顶级医生的水平,就是通过学习。机器在医疗上的进步,会给社会带来巨大的改变,可以使医生在整个看病过程中花不了几分钟的时间,就能很快地把处方开好。在诊断过程中,先用机器进行化验,医生再根据化验结果开处方,用的时间很短,一天接待一二百人的患者,其中很多的过程由机器替代,做了大量的辅助工作,这样就可以大大地缓解医院的沉重负担。(www.xing528.com)

4.走向通用人工智能。通用人工智能也叫强人工智能。如果说现在的人工智能叫弱人工智能,它在某一个点上,或者是在某一个特定的问题、特定的场景上,有足够完备的大数据支撑就能达到人的水平,也只能干一件事情,如下围棋或者下象棋,在这个过程中它就做不了其他的事情。如果人工智能既能够下棋,还能够认识某个人,能看到人的行为表情,听懂人说的话,做情感分析,甚至还有意识、思维,如果它具有了这些所有的能力,我们就可以认为人工智能的发展走到了强人工智能,达到了人工智能的极点。

通用人工智能是怎么发展的呢?一般来说是基于连接主义的深度神经网络,通过与行为主义的强化学习,与符号主义的有机结合,在新的起点上进行举一反三,发展为认知智能。认知智能在前沿的探索,使人工智能具有了记忆能力。

人工智能在跌宕起伏的发展过程中,它的内涵已经发生了变化,成为机器学习、统计分析的代名词,早已远离了一开始智能的初衷,通用人工智能为解决高度复杂的医学难题、推动科学研究,以及更好地预测人类的行为铺平道路。

学习与反思:

1.“深度学习”概念的内涵是什么?它与“监督学习”“无监督学习”“强化学习”是什么关系?有何区别?

2.什么是卷积神经网络,它是如何被运用在人工智能领域的?

3.说说你对国内芯片行业的了解。

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