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人工智能相关概念科普

时间:2023-02-13 19:55:56浏览次数:38  
标签:机器 人工智能 算法 学习 概念 神经网络 深度 科普

人工智能、机器学习、神经网络和深度学习概念梳理

如上图,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。

1 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(Dartmouth Conferences),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。

2 人工智能(Artificial Intelligence)——为机器赋予人的智能

人工智能:缩写是 AI,就是像人一样的智能、会思考。人工智能实现的方法就是机器学习,所以谈人工智能技术,实际上就是机器学习的各种算法的应用。各种智能家居、智能机器人都是人工智能产业的方向。

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。

3 机器学习(Machine Learning)—— 一种实现人工智能的方法

机器学习:是研究如何让计算机去学习。学习什么呢? 机器学习,是研究算法的学科,研究的是如何让计算机根据以往的经验去适应新的环境。这里“以往的经验” 指的是历史数据,“适应” 指的是通过历史数据创造一个很牛逼的函数,“新的环境” 指的是把新的数据输入到这个函数中,产生一个新的输出。机器学习本质上是研究自学习算法的科学,这些算法是帮助软件和机器进行自我学习解决问题的算法。

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。

4 神经网络(Neural network)——机器学习中的一个算法模型

神经网络:是机器学习中的一个算法模型,指的是模拟人的神经系统。大家知道,人的神经非常复杂,所以神经网络算法需要的计算量很大。神经网络在以前一直不温不火,原因是计算机硬件不足以支撑神经网络的计算量。现在大数据技术的发展,让神经网络迎来了春天。比如人脸识别、交通领域的车牌识别技术都是神经网络的应用。

5 深度学习(Deep Learning)——一种实现机器学习的技术

深度学习:属于神经网络的一个发展分支,指的是层数很多的神经网络,可以简单理解为更加高级的神经网络。无人驾驶汽车属于深度学习的典型应用。Python 中,可以使用 TensorFlow2PyTorch库非常简单的实现深度学习中的各种算法。

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、救护车般的红颜色、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”

这个例子里,系统可能会给出这样的结果:86%可能是一个停止标志牌;7%的可能是一个限速标志牌;5%的可能是一个风筝挂在树上等等。然后网络结构告知神经网络,它的结论是否正确。

我们回过头来看这个停止标志识别的例子。神经网络是调制、训练出来的,时不时还是很容易出错的。它最需要的,就是训练。需要成百上千甚至几百万张图像来训练,直到神经元的输入的权值都被调制得十分精确,无论是否有雾,晴天还是雨天,每次都能得到正确的结果。

现在,经过深度学习训练的图像识别,在一些场景中甚至可以比人做得更好:从识别猫,到辨别血液中癌症的早期成分,到识别核磁共振成像中的肿瘤。Google的AlphaGo先是学会了如何下围棋,然后与它自己下棋训练。它训练自己神经网络的方法,就是不断地与自己下棋,反复地下,永不停歇。

6 深度学习,给人工智能以璀璨的未来

深度学习使得机器学习能够实现众多的应用,并拓展了人工智能的领域范围。深度学习摧枯拉朽般地实现了各种任务,使得似乎所有的机器辅助功能都变为可能。无人驾驶汽车,预防性医疗保健,甚至是更好的电影推荐,都近在眼前,或者即将实现。有了深度学习,人工智能甚至可以达到我们畅想的科幻小说一般。

7 小结

综上,人工智能就是一个产业,人工智能的实现手段主要靠机器学习的各种算法。在机器学习的算法中,深度学习是一个智能化程度非常高的算法。现在云计算和大数据技术的发展,让神经网络和深度学习得以在实际中应用。大数据时代,数据是企业的最值钱的财富,但海量的数据并非都是有价值的,如何挖掘出有用的数据变成商业价值,就需要机器学习算法。大数据和机器学习势必颠覆传统行业的运营方式,必将驱动公司业务的发展。目前,越来越多的机器学习,数据挖掘,深度学习算法被应用在电商、搜索、金融、游戏,医疗等领域中的分析、挖掘、推荐上。

标签:机器,人工智能,算法,学习,概念,神经网络,深度,科普
From: https://www.cnblogs.com/amgulen/p/17117596.html

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