人工智能的主要技术,说到底还是人类自身
当下,人工智能已经成为新一轮产业变革的核心驱动力,在全球范围内蓬勃兴起,正在深刻改变人们的生产生活方式,对世界经济、社会进步和人类生活产生极为深远的影响。
掀起这股变革大潮的,正是大名鼎鼎的深度学习技术。这项技术可以追溯到人工智能诞生的20世纪50年代,虽然经历过低谷,但依然无法掩盖其璀璨的光芒,一旦时机成熟便大放异彩,产生深远影响。
众多关于深度学习技术的作品中,特伦斯·谢诺夫斯基的这本《深度学习》最具有说服力。作为深度学习技术的先驱和领军人物,他不但见证了深度学习的发展,更参与到神经网络的研究,与他人一起发明的玻尔兹曼机引发了神经网络研究热潮,将深度学习从边缘课题变成了核心技术,推动了人工智能井喷式的发展。
在谢诺夫斯基看来,深度学习技术虽然始终处于前沿科技,但始终是以人为本,建立在对人类自身的研究之上的。
首先,表现在对外在事物的感知上。
对人类来说,我们可以在复杂的背景下,排除光照、远近、位置以及其他物品遮挡的干扰,够轻松辨别出来。但对于之前的计算机来说,几乎是不可能完成的任务。要知道,人类的视觉系统能够在1/10秒内识别出混乱场景中的对象,而计算机无法准确地进行分辨。
但是,人类的智慧是无穷的,通过研究人类视觉系统的原理,设计出网络感知器,能够根据物体不同部位的不同特征设置不同的权重比例,在不断地学习中调整优化,从而让计算机学会图案分类。
如果有足够的训练样本,而且能够把输出结果和正确答案进行比较,感知器就会进行递进式学习。这就是深度学习的起点。
其次,表现在对信息的存储记忆上。
人类的大脑在接收到外部的信息后,能够通过短期记忆和长期记忆的方式将信息进行存储,以便于在需要的时候进行调用。
对于人工智能来说,简单地存储无法发挥作用。依然是通过对人类大脑的深入研究,科学家们找到了解决问题的方法。
物理学家约翰·霍普菲尔德开发了霍普菲尔德神经网络,实现“内容可寻址存储”,可以只采用信息内容的一部分进行提取,供整个神经网络使用。这与大脑负责长期记忆的海马体运作模式非常相似,成功实现了对大脑功能的诠释,也为深度学习找到了一条较好的发展路径。
第三,表现在对信息加工处理上。
人类在识别出物体的1/10秒时间里,视觉皮层有100亿个神经元在同时工作。科学家们依然是通过研究大脑神经元的运作原理,开创了认知神经科学,展开了人工智能运行的探索。
谢诺夫斯基和同事参照大脑的运行机理,发明了著名的玻尔兹曼机,解决了人工智能的思考问题。玻尔兹曼机是一种随机性的循环神经网络,由多层神经元组成,采取逐层的、没有监督的训练方式,不需要人工参与,只要拥有更多数据,就会产生更准确的结果,这也是深层学习算法崛起的原因之一。目前已经应用于许多机器学习任务中,能够很好地解决一些复杂问题。
此外,科学家们还探索出卷积学习、对抗网络、奖励学习等深度学习的方法和思路,让人工智能变得更像大脑。
因此,从某种角度来看,人工智能也属于仿生学的一种,高度模仿了人类大脑的运作模式。因此,我们说,人工智能之道,在于道法自然。
现在看来,虽然深度学习已经取得了巨大成功,但是人工智能和人类智能的差距依然是巨大的。人类大脑中有大约1000亿个神经元,总共约有10的15次方那么多的神经链接,而大脑的功耗仅有20瓦。
相比之下,一台千万亿次级超级计算机,功耗却是5兆瓦,是大脑功耗的25万倍。但是,我们有理由相信,随着人类对大脑探索程度的不断加深,人工智能的发展也将更加迅速。
特伦斯·谢诺夫斯基在书中指出,当黑猩猩的基因组被首次测序后,我们认为自己能够阅读生命之书。但是很遗憾,书中90%的内容我们都没有能力读懂。自然界有一系列的只能行为,可以让人工系统从中学习。
或许,我们可以通过理解深度学习的方法,找出更多的线索,而这些线索,将会把我们带到更高级的科技技术面前。
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