人工智慧不是單純的經驗和總結

2021-09-09 08:24:29 字數 3439 閱讀 4452

人工智慧始於經驗,超於經驗

直到現在,還有很多人認為現在的人工智慧只意味著對現有知識的經驗和總結。其實近年基於深度神經網路的人工智慧,在解決問題的能力上早已超出簡單的經驗和總結,人工智慧始於經驗,超於經驗。

人類智慧型也是始於經驗超於經驗

以前的人工智慧:在人工智慧發展史上,對現有可能性的經驗和總結,確實曾經幾乎代表了人工智慧。這一段如果不想看,可直接跳過,不影響後面閱讀。上世紀40到50年代,就已經出現了類似蒙地卡羅演算法這樣的人工智慧演算法。蒙地卡羅演算法,實際上就是不斷列舉可能性,然後根據多個可能性的結果得到乙個可能性比例,列舉次數越多這個可能性比例就越接近我們想要的結果。例如要計算乙個圓的面積,蒙地卡羅演算法的邏輯,就是在乙個正方形(長寬相乘直接得到面積)的取值範圍裡面,不斷隨機生成數字,如果數字在圓形範圍之內(距離圓心距離小於半徑),則被統計為乙個可能性。最後根據列舉結果,得到在圓形中點數和總的列舉次數的比例,就可以得到圓形面積。列舉越多,算出來的圓形面積越準確。這就是經驗和總結的思路。

蒙地卡羅方法不斷列舉可能性

大資料的意義:實際應用中,經驗和總結的不斷訓練,會不斷趨向於現有的真實結果。例如你可以通過統計多少人用右手拿筷子,最終得到乙個真實的數量值,也就是最終知道確實有多少人用右手拿筷子,右手拿筷子的人的比例是多少。統計的基數越大,結果越準確,甚至乙個城市人口有限,統計乙個城市所有使用右手拿筷子的人,就可以得到真正真實的的結果,這也是大資料和統計的意義。

大資料可以還原真實結果

但經驗和總結有乙個天生的侷限性:如果碰到經驗從來沒有出現過的狀況,可能會無法處理。

經驗可能無法解決沒有遇到過的問題

我們用「讓電腦判斷一幅裡面是否有貓」,看看經驗、總結的思考方式和深度神經網路的思考方式有什麼不同。

經驗的思考方式:把十張有貓的輸入電腦(這個步驟就是訓練),當你輸入任意一張,電腦把這張和十張進行比對,如果這張是十張中的一張,就可以判斷這張裡面有貓。經驗的侷限性非常明顯,需要進行無盡的訓練,在這個例子中需要從任何角度,任何遠近任何,任何環境下,去給世界上所有貓拍照並輸入到電腦。電腦在這些無盡的資料中,匹配你拍到的**,如果匹配則裡面有貓,如果不匹配則沒有。這種方式解決複雜問題,顯然是不切實際,也不可行的。經驗可能會在抽象的問題解決上更加有意義,而不是這種具體的複雜的問題。

直接對比判斷是否有貓

總結的思考方式:由多個畫素排列而成,把乙個輸入到電腦中,事實上也是把所有畫素點的rgb資料輸入到電腦中。總結的思考方式,可以把任意乙個點的特徵和附近點的特徵進行比對,得到一些統計的結果。但想要得到比較準確的結果,需要做的總結的數量可能非常多,而且可能需要做多個層次的總結。例如既需要對波斯貓做總結;也需要對小花貓做總結;還有貓的表情進行總結。還要從多個層次總結,例如考慮**中的貓大小不同的總結;拍攝貓的不同部位進行總結;對貓的不同姿勢進行總結;還要總結拍照本身可能產生的色差問題、光線敏感問題等等。總結的思考方式,比經驗的思考方式更加高階,可行性也更高,但是其複雜性也更高。如果沒有人類大腦的參與,這種總結可能會很難實現,即使能實現成本可能也極高。由於其複雜性和成本,解決具體和複雜問題的可行性也不高。

總結判斷是否有貓

了解深度神經網路的思考方式,需要先了解深度神經網路的模型是怎麼樣的?

深度神經網路(dnn),與其說是一種演算法,不如說是一種高仿人類大腦神經網路的資料處理模型。深度神經網路也類似人類神經系統一樣,有用來計算和判斷的神經節點(神經元),而神經節點之間的聯絡,有不同的權重,且權重可以隨著訓練不斷變化。權重越大,表示兩個神經節點的關係越緊密,權重越小,表示關係越疏離。不斷的訓練,其實就是在不斷的強化每個神經節點之間的權重。

深度神經網路原理圖

動物神經細胞

深度神經網路的黑箱:所有畫素點的rgb資料輸入到深度神經網路,深度神經網路可以根據的點和結果進行訓練,以經驗訓練為基礎,訓練過程中會由深度神經網路自己對不同特徵進行分支判斷,並在不斷判斷學習中修正每次判斷的權重關係。深度神經網路的黑箱,是解釋這個過程的一種理論,人類現在尚未知道在深度神經網路的執行過程的細節,包括每次判斷是怎麼實現的,或者每次判斷到底有什麼意義。深度神經網路執行的過程,就好像是乙個黑箱一樣,我們對黑箱輸入資料,黑箱最後給我們乙個結果。我們知道這個結果是黑箱經過訓練判斷後給到我們的,所以我們認為結果是有意義的。而且實踐檢驗後,確實跟人類大腦判斷結果比總結的思考方式更接近。

深度神經網路的黑箱

在判斷裡面是否有小貓這個問題上,我們把很多貓的給到深度神經網路進行訓練,這個過程其實也是吸收經驗,所以是始於經驗。訓練得到的人工智慧,我們使用的時候,輸入乙個圖,最終輸出給我們的是這個裡面有小貓的概率。注意,這是乙個概率,而不是簡單的是或者否。深度神經網路並沒有把乙個問題說死,而是允許有其他可能性,允許有誤差。這個特點就是神經網路可以不斷學習不斷創造的乙個反映,也是人工智慧超越經驗的反映。

黑箱判斷是否有貓

人工智慧甚至可以判斷是否有動畫貓

人工智慧容納多鐘可能甚至創新

在阿爾法狗對戰李世石的報導中,有乙個被稱為「神奇的第37步」,這是人類極少會想到的一步,無論是人類還是人工智慧,選擇下這一步的概率其實極低。阿爾法狗下這一步的時候,很可能並不是基於人類給阿爾法狗訓練的經驗,而是考慮到多種因素和後果後做出的創造性判斷。

阿爾法狗對戰李世石

經驗總結和深度神經網路在思考方式上,以及要解決的問題上都是不同的。統計乙個城市用右手拿筷子的人數,總結統計的可以得到乙個城市用右手拿筷子的人的比例;而人工智慧,可以根據乙個城市的人對筷子使用習慣,判斷乙個人是左撇子還是右撇子,判斷這個人會用左手拿蘋果還是右手拿蘋果。也不是說經驗總結不能做這些判斷,但是經驗總結解決這類問題的難度是非常大的,而深度神經網路訓練後判斷的難度是比較小,而且準確度非常高。

人工智慧始於經驗,超於經驗

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