一文看懂深度学习,深度学习算法( 四 )


人工智能(Artificial Intelligence)——为机器赋予人的智能King me:扮演跳棋玩家的计算机程序 , 是最早的人工智能实例之一 , 在20世纪50年代激起了人工智能的早期浪潮 。早在1956年夏天的那次会议上 , 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 , 既我们所谓的“强人工智能”(General AI) 。
这是一个无所不能的机器 , 它有着我们所有的感知(甚至比人更多) , 以及我们所有的理性 , 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人:像星球大战中友好的C-3PO;或者是邪恶的终结者 。强人工智能目前还仅存在于电影和科幻小说中 , 原因很简单 , 因为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”(Narrow AI) 。
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 。这些都是弱人工智能在实践中的例子 。这些技术实现了人类智能中某些特定部分 。但它们是如何实现的?这种智能是从何而来?其答案就是同心圆中的第二层 , 机器学习 。机器学习—— 一种实现人工智能的方法Spam free diet:机器学习能够帮助你的收件箱(相对地)摆脱垃圾邮件的困扰 。
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的人工编码程序不同 , 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 , 我们现在还没有实现强人工智能 , 而早期机器学习方法甚至连弱人工智能都无法实现 。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“S-T-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 , 但还算不上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 。这也是为什么此前很长一段时间中 , 计算机视觉的性能一直无法接近到人类的水平 。
它太僵化 , 并且太容易出现错误 。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Herding cats:从YouTube视频中挑选猫的图像是深度学习的第一个突破性演示之一 。人工神经网络(Artificial Neural Networks)是早期机器学习中的一个重要的算法 , 历经了数十年的推演 。
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 。

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