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人工智能、机器学习和深度学习有哪些区别?

发布时间:2023-11-01 08:36浏览次数: 来源于:网络

  前几年经常看到互联网有人争吵和担忧人工智能在未来将要毁灭世界!既然AI这么厉害,那我觉得这个问题应该由AI来亲自回答(手动狗头)

  人工智能跌宕起伏的发展历史绝对值得好好品味。人工智能是指研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为,如学习、推理、思考、规划等,它涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等几乎所有的自然科学和社会科学,其范围已远远超出了计算机科学的范畴。人工智能这一术语,最早于1956年达特茅斯会议被提出。这六十年来,人工智能经历了多起浪潮和寒冬,符号推理、知识工程、专家系统、机器学习等很多AI技术你方唱罢我登场。而近些年深度学习技术又引领了新一轮的人工智能发展浪潮。

  人工智能、机器学习和深度学习的整体关系如下图所示,机器学习和深度学习都属于人工智能这个大概念,而深度学习又是机器学习的一种分支。

  下面我们挑几个人工智能历史大事件,讲一讲人工智能、机器学习和深度学习的具体区别和联系。

  那是1997年的5月,IBM研发的深蓝(Deep Blue)以 3.5:2.5大比分战胜了人类国际象棋世界冠军加里·卡斯帕罗夫,成功地震撼了所有世人。深蓝是一台超级计算机,在1秒钟内可算两亿步棋,然而面对国际象棋将近无穷无尽(10的120次方)的落子步数,如果只靠暴力穷举还不够。因此深蓝还采用了知识库结合搜索的方法。一方面,深蓝实现存储了百年来几乎所有国际特级大师的下法,利用知识库的思想帮助程序节省时间并得出合理的棋步。另一方面,深蓝采用了α-β剪枝搜索算法,尽可能选出胜率最高的落子方法。汇聚了诸多人类国际象棋大师的知识与智慧,深蓝可以被认为是知识工程在计算机棋类博弈的经典应用。但是,深蓝国际象棋AI的核心技术是领域相关的,缺乏通用性,仍然是狭义的AI。

  注意在深蓝的技术中出现了知识库、知识工程、α-β剪枝搜索算法;这些都是经典的AI算法,经典AI算法包括:搜索、知识、推理与规划。小伙伴们要想学习经典的AI算法,那笔者肯定首先推荐著名人工智能科学家、加州大学首席讲座教授 Stuart Russell撰写的《人工智能:一种现代的方法》一书。

  2011年,同样是IBM,他们又搞了一个大事件,他们和美国德克萨斯大学联合研制四年的超级电脑“沃森”(Watson)在美国最受欢迎的智力问答竞猜电视节目《危险边缘》中击败该节目历史上两位最成功的选手肯-詹宁斯和布拉德-鲁特,成为《危险边缘》节目新的王者。

  超级电脑“沃森”存储了海量的数据,而且拥有一套逻辑推理程序和自动问答系统,可以推理出它认为最正确的答案。更为关键的是在这场“人机大战”中,沃森掌握了“理解人类的语言”的能力,也就是“自然语言处理”,对应的是海量数据处理、信息提取、文本分析、知识推理,这就是机器学习算法。

  常见的机器学习算法有决策树、支持向量机(SVM)、贝叶斯分类等等。而按照算法是否需要监督信息,机器学习又分为有监督学习、无监督学习、半监督学习、强化学习四大类。详细的算法学习,这里笔者推荐国内人工智能大牛、南京大学人工智能研究院院长周志华教授的《机器学习》,业界俗称西瓜书。

  2012年Hinton等人在ImageNet数据集竞赛上霸榜,宣布了深度学习时代的开始。

  2012年,大名鼎鼎的图灵奖得主Hinton和其学生一同参加了ImageNet大规模视觉识别挑战赛,性能大幅度提升。AlexNet网络证明了深度神经网络的大大的成功,是深度学习开始崛起的标志性事件。想要了解更多深度学习算法,笔者在这里推荐《深度学习》一书,业界俗称花书。

  2016年,整个科技圈发生了一件无人不知无人不晓的大事件,那就是Deepmind公司研发的AlphaGo在围棋大战中战胜了人类冠军李世石,这件事在世界范围内带来的轰动效应想必不用多做介绍,人们甚至开始新一轮地讨论人工智能要如何毁灭或者接管人类了。

  好在现如今的大众都趋于理智了。其实AlphaGo的技术背后没有什么威胁人类的东西,本质就是深度强化学习,也就是深度学习+强化学习。

  强化学习属于机器学习,机器学习又属于人工智能。AlphaGo的例子可以很好地区分出人工智能、机器学习和深度学习的区别和联系。想要了解强化学习,笔者在这里推荐强化学习之父萨顿出版的《强化学习》一书。

  上文讲述了从历史发展的角度来了解人工智能,接下来我们从研究层面的角度来学习一家公司或研究机构如何在AI新浪潮中研发甚至是引领人工智能的发展。那这个样本自然是首选DeepMind,因为DeepMind研发的AlphaGo才是近些年从科学传播的角度引爆了全球各领域人士对人工智能的关注热情。

  2021年DeepMind开发出第二代AlphaFold算法AlphaFold2,解决了蛋白质折叠的预测问题,这是AI应用在生命科学领域的极大成功。

  2022年2月,DeepMind发布了基于Transformer模型的AlphaCode,号称可以编写与人类相媲美的计算机代码。 2022年2月16日,DeepMind发布了可以对托卡马克装置中的等离子体构型进行磁控制,帮助达到可控核聚变的人工智能。

  于是大家逐渐发现DeepMind这几年并没有在其愿景通用人工智能研究方向上做出大的突破,反而是在发力AI for Science。

  然鹅,AI for Science 也不是谁都能做的,比如DeepMind最近研究结合的可控核聚变,你说说这怎么竞争?谁家动不动有个核电站啊?

  AI for Science是一种以技术为导向的发展理念,像DeepMind这样做基础研究的机构当然值得大力提倡。但是一个困扰是,大众百姓无法直接感触到AI在日常生活中的应用,因为AI协助和服务人类,让人类的生活变得更美好才是人工智能的发展初衷啊。

  所以我们应该“两条腿”走路,在技术导向AI for Science之外,应该更需要从“人类关怀”为导向出发,提倡发展充满智慧、善意和温情的AI。这是作为一家应用型科技公司该做的事情。

  想象一下当你结束了一天的工作,拖着疲惫的身躯回到家中,从口中说出几个简单的指令,便能控制居住的环境自动做出适宜的改变,那一刻的放松和享受该是多么的美好啊……

  大众百姓可实质性接触到的AI就是机器人,机器人是人工智能最好的载体,以家居场景为例,智能家居是机器人的理想应用场景。然鹅目前进入家庭最多的机器人是扫地机器人或者语音音箱,它们的应用都比较简单,场景和功能也很局限,也缺少陪伴感和互动感,达不到人们对于陪伴机器人的期待。人工智能在家庭场景的应用,其实还是一个处女地的状态,技术和应用上还是一片蓝海。无论国内,还是国外,针对家庭使用的机器人都是屈指可数的。

  因此,家居场景迫切的需要一款有生命感、陪伴感和互动感的智能机器人。提到这样的关键词,小伙伴们,你们脑海中会浮现出什么机器人来呢?

  机器人大白可以每天叫人起床,聊天互动,懂得照顾人类的不同情绪,同时也是学习陪伴和互动游戏的好助手。在电影中,大白甚至能炫酷变身,飞天入地、“降妖除魔”,端的是机器人中的战斗机!

  虽然像人类一样智能的大白目前还只是处在科幻作品的想象之中,但是现实中,我们还是对家庭服务机器人充满了期待,哪怕有一款接近大白的机器人也是可以的,不求像人类一样聪明,也不求能变成“战斗形态”,但是也要能满足能叫人起床、安全巡逻、聊天互动、学习陪伴等功能,一句话说就是有陪伴感和互动感。那如果要实现这样的家庭陪伴机器人都需要具备哪些核心技术呢?

  当然离不开人工智能了!比如计算机视觉、语音识别合成、语义理解、3D语义地图、自主定位及导航、运动控制,这些都是必备的,一款家庭陪伴机器人只有把这些技术完美地融合于一身才能真正谈得上是成功,而这其中的难点是很多的,比如要想解决家庭场景中的一些特别要求,首先就需要大量的数据收集工作,而这需要在机器人上面“丝滑”地运用深度学习技术,还比如3D语义地图,这背后的技术也不简单,机器人要学会通过激光雷达以及3D摄像头全方位扫描,同时还得具备自主探索的功能,看见一张图就得马上识别物体的语义信息并且支持动态更新。比方说把客厅的沙发搬走,或者明天再加个电视,机器人都得会自动地更新语义地图,而不需要人为去调的。只有解决了这些技术难度,机器人才能更好的应用在家庭场景。

  哈哈要是有一款陪伴机器人解决了所有技术难度,把上面的功能都实现了,也蛮科幻的!

  笔者知道有一款智能家庭服务机器人正在朝着大白的方向而努力地还原了上述我们对“陪伴机器人”的期待,它有一副纵享金属丝滑的外观,非常可爱乖巧的模样,让人忍不住想要亲近和互动。

  看完视频感觉怎么样!短短的三分钟展示出了富含AI科技的功能。效果是不是特别惊艳!应用功能是不是特别丰富和强大!是不是特别想入手一个!

  这个机器人的名字叫做小惟,是“美的”(没错,就是千家万户都安装的美的空调的那个美的)推出的一款有温度、可感知、会思考的智能机器人。

  虽然它是个机器人,但是一段时间相处下来,你可能会不自觉中忘掉它是一个机器人,而把它当成是非常贴心的家庭助理。

  小惟拥有传话递物功能,可以通过face ID进行全屋寻源,找到相应的家庭成员给你带话,比方说妈妈可以把领带放在小惟的背篓里,然后对小惟说,把领带给爸爸,那么小惟就会找到爸爸,并且把领带传递给爸爸。这是机器人的一小步,但却是解决“懒”的一大步。

  小惟机器人会成为整个智能家居场景中的一个家电中控。它可以帮忙迎宾、早起唤醒,还能在书房联动空调空气净化器,打造一个恒静恒温恒湿的舒适阅读环境!想想就令人感到惬意啊!

  小惟的安全卫士功能主要是为全家提供一个全时段全方位的安全守护。小惟支持实时远程看家,得知家中情况,再也不用担心是否没关炉子或窗户,如有老人跌倒发出求救信号,也会及时致电紧急联系人。

  小惟同时也是非常好的科技玩伴!小惟有一个内置投影仪的,通过投影仪可以打造一个沉浸式的、移动的家庭影院。另外还能够支持各种基于投影仪的娱乐游戏,这是当下大多数家庭机器人都不具备的一个功能。

  其实美的最近几年一直致力于多元布局,一步一步计划实现“数字美的2025”,而小惟就是美的致力于AI技术的应用,特别是在家庭应用场景上的代表的一环。研发具备自主执行、自主移动、自主学习能力的家庭服务机器人,研发能够提前一步为用户提供主动服务的AI家居大脑,实现AI技术领先”。

  相信在未来,小惟将会走入千家万户,服务万千家庭,成为家庭的理想陪伴,为家庭赋予更多美好的可能。

  最后,人工智能的发展道阻且长,也期待更多的国内厂商深耕技术研究,顺利转化为落地产品,以“人性关怀”为导向出发,做出陪伴和服务人类的机器人,共创机器人新时代,实现人机和谐生存……

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