机器学习与深度学习,深度学习和机器学习有什么差别( 六 )


但是三者其实不是一回事 。区别与联系本文借助Michael Copeland的讲解,让我们撩开人工智能、机器学习和深度学习的概念,深入理解它们的关系和区别 。为了搞清三者关系,我们来看一张图:如图所示:人工智能最大,此概念也最先问世;然后是机器学习,出现的稍晚;最后才是深度学习 。从低潮到繁荣自从 1956 年计算机科学家们在达特茅斯会议(Dartmouth Conferences)上确认人工智能这个术语以来,人们就不乏关于人工智能奇思妙想,研究人员也在不遗余力地研究 。
在此后的几十年间,人工智能先是被捧为人类文明光明未来的钥匙,后又被当作过于自大的异想天开而抛弃 。但是在过去几年中,人工智能出现了爆炸式的发展,尤其是 2015 年之后 。大部分原因,要归功于图形处理器(GPU)的广泛应用,使得并行处理更快、更便宜、更强大 。另外,人工智能的发展还得益于几乎无限的存储空间和海量数据的出现(大数据运动):图像、文本、交易数据、地图数据,应有尽有 。
下面我们从发展的历程中来一一展开对人工智能、机器学习和深度学习的深度学习 。人工智能人工智能先驱们在达特茅斯开会时,心中的梦想是希望通过当时新兴的计算机,打造拥有相当于人类智能的复杂机器 。这就是我们所说的“通用人工智能”(General AI)概念,拥有人类五感(甚至更多)、推理能力以及人类思维方式的神奇机器 。
在电影中我们已经看过无数这样的机器人,对人类友好的 C-3PO,以及人类的敌人终结者 。通用人工智能机器至今只存在 于电影和科幻小说里,理由很简单:我们还实现不了,至少目前为止 。我们力所能及的,算是“弱人工智能”(Narrow AI):执行特定任务的水平与人类相当,甚至超越人类的技术 。现实中有很多弱人工智能的例子 。
这些技术有人类智能的一面 。但是它们是如何做到的?智能来自哪里?这就涉及到下一个同心圆:机器学习 。机器学习机器学习是实现人工智能的一种方法 。机器学习的概念来自早期的人工智能研究者,已经研究出的算法包括决策树学习、归纳逻辑编程、增强学习和贝叶斯网络等 。简单来说,机器学习就是使用算法分析数据,从中学习并做出推断或预测 。
与传统的使用特定指令集手写软件不同,我们使用大量数据和算法来“训练”机器,由此带来机器学习如何完成任务 。许多年来,计算机视觉一直是机器学习最佳的领用领域之一,尽管还需要大量的手动编码才能完成任务 。研究者会手动编写一些分类器(classifier),如边缘检测筛选器,帮助程序辨别物体的边界;图形检测分类器,判断物体是否有八个面;以及识别“S-T-O-P”的分类器 。
在这些手动编写的分类器的基础上,他们再开发用于理解图像的算法,并学习如何判断是否有停止标志 。但是由于计算机视觉和图像检测技术的滞后,经常容易出错 。深度学习深度学习是实现机器学习的一种技术 。早期机器学习研究者中还开发了一种叫人工神经网络的算法,但是发明之后数十年都默默无闻 。神经网络是受人类大脑的启发而来的:神经元之间的相互连接关系 。
但是,人类大脑中的神经元可以与特定范围内的任意神经元连接,而人工神经网络中数据传播要经历不同的层,传播方向也不同 。举个例子,你可以将一张图片切分为小块,然后输入到神经网络的第一层中 。在第一层中做初步计算,然后神经元将数据传至第二层 。由第二层神经元执行任务,依次类推,直到最后一层,然后输出最终的结果 。每个神经元都会给其输入指定一个权重:相对于执行的任务该神经元的正确和错误程度 。

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