你必須得知道的人工智慧領域的大師與大事

dicksonjyl560101發表於2019-06-07



2019-06-06 15:50:22
你必須得知道的人工智慧領域的大師與大事

小西:小迪小迪,我發現人工智慧發展史上很多事情都跟下棋有關吶。

小迪:是啊,人工智慧發展史還是要從下棋說起,棋類遊戲很多時候都被人類看做高智商遊戲,在棋類遊戲中讓機器與人類博弈自然再好不過了。早在1769年,匈牙利作家兼發明家Wolfgang von Kempelen就建造了機器人TheTurk,用於與國際象棋高手博弈,但是最終被揭穿,原來是機器人的箱子裡藏著一個人。雖然這是個騙局,但是也體現了棋類遊戲是人機博弈中的焦點。

小西:哇,這麼早啊!

小迪:是啊,在1968年上映的電影《2001太空漫遊》裡,有個情節是機器人HAL與人類Frank下國際象棋,最終人類在機器人面前甘拜下風。

小西:哈哈,看來很早人們就覺得有一天,機器人會在下棋方面超過人類哦。

小迪:是啊,直到1997年,IBM的深藍智慧系統戰勝了國際象棋世界冠軍Kasparov,這是一次正式意義上的機器在國際象棋領域戰勝了人類。不過,當時時代雜誌發表的文章還認為,計算機想要在圍棋上戰勝人類,需要再過上一百年甚至更長的時間。因為圍棋相比於國際象棋複雜很多,而IBM的深藍也只是一個暴力求解的系統,當時的計算機能力在圍棋千千萬萬種變化情況下取勝是不可能的。

你必須得知道的人工智慧領域的大師與大事

小西:後來我知道。沒有過100年,20年後AlphaGo在20年後的2016年打敗了圍棋高手李世石,這下人工智慧引起了全世界的關注。

小迪:恭喜你,學會搶答了!

小西:哈哈,過獎過獎。除了下棋,人工智慧發展史上有沒有什麼特別著名的事件或者有名的大師呢,快給我科普科普呀!

小迪:那可就太多了啊,無數科學家默默地耕耘才有了今天智慧化的社會,三天三夜都說不完。我就說說近些年火爆的深度學習的發展史吧。

小西:好,洗耳恭聽呢!

感知器的發明

1943年Warren McCulloch和Walter Pitts一起提出計算模型,在1957年康奈爾大學的Frank Rosenblatt提出了感知器的概念,這是整個深度學習的開端,感知器是第一個具有自組織自學習能力的數學模型。Rosenblatt樂觀地預測感知器最終可以學習,做決定和翻譯語言。感知器技術在六十年代非常火熱,受到了美國海軍的資金支援,希望它以後能夠像人一樣活動,並且有自我意識。

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你必須得知道的人工智慧領域的大師與大事

第一次低潮

Rosenblatt有一個高中校友叫做Minsky,在60年代,兩人在感知器的問題上吵得不可開交。R認為感知器將無所不能,M覺得感知器存在很大的缺陷,應用有限。1969年,Minsky出版了新書《感知器:計算幾何簡介》,這本書中描述了感知器的兩個重要問題:

  • 單層神經網路不能解決不可線性分割的問題,典型例子:異或門;當時的電腦完全沒有能力承受神經網路的超大規模計算。

隨後的十多年,人工智慧轉入第一次低潮,而Rosenblatt也在他43生日時,因海事喪生,遺憾未能見到神經網路後期的復興。

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Geoffrey Hinton與神經網路

1970年,此時的神經網路正處於第一次低潮期,愛丁堡大學的心理學學士Geoffrey Hinton剛剛畢業。他一直對腦科學非常著迷,同學告訴他,大腦對事物和概念的記憶,不是儲存在某個單一的地方,而是分散式的存在一個巨大的神經網路中。分散式表徵讓Hinton感悟很多,隨後的多年裡他一直從事神經網路方面的研究,在愛丁堡繼續攻讀博士學位的他把人工智慧作為自己的研究領域。

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Rumelhart與BP演算法

傳統的神經網路擁有巨大的計算量,上世紀的計算機計算能力尚未能滿足神經網路的訓練。1986年7月,Hinton和David Rumelhart合作在Nature雜誌上發表論文系統地闡述了BP演算法:

  • 反向傳播演算法(BP)把糾錯運算量下降到只和神經元數目有關;BP演算法在神經網路中加入隱層,能夠解決非線性問題。

BP演算法的效率相比傳統神經網路大大提高,計算機的算力在上世紀後期也大幅提高,神經網路開始復甦,引領人工智慧走向第二次輝煌。

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Yann Lecun與卷積神經網路

1960年Yann Lecun在巴黎出身,在法國獲得博士學位後,追隨Hinton做了一年博士後,隨後加入貝爾實驗室。在1989年,Lecun發表論文提出卷積神經網路,並且結合反向傳播演算法應用在手寫郵政編碼上,取得了非常好的效果,識別率高達95%。基於這項技術的支票識別系統在90年代佔據了美國接近20%的市場。

但也是在貝爾實驗室,Yann Lecun的同事Vladmir Vapnik的研究又把神經網路的研究帶入了第二個寒冬。

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Hinton與深度學習

2003年,Geoffrey Hinton在多倫多大學苦苦鑽研著神經網路。在與加拿大先進研究院(CIFAR)的負責人Melvin Silverman交談後,負責人決定支援Hinton團隊十年來進行神經網路的研究。在拿到資助後,Hinton做的第一件事就是把神經網路改名為深度學習。此後的一段時間裡,同事經常會聽到Hinton在辦公室大叫:“我知道神經網路是如何工作的了!”

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DBN與RBN

2006年Hinton與合作者發表論文——《A Fast Algorithm for Deep BeliefNet》(DBN)。這篇文章中的演算法借用了統計力學中“波爾茲曼分佈”的概念,使用了所謂的“受限玻爾茲曼機”,也就是RBN來學習。而DBN也就是幾層RBN疊加在一起。RBN可以從輸入資料進行預訓練,自己發現重要的特徵,對神經網路的權重進行有效的初始化。這裡就出現了另外兩個技術——特徵提取器與自動編碼器。經過MNIST資料集的訓練後,識別錯誤率最低降到了只有1.25%。

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吳恩達與GPU

2007年,英偉達推出cuda的GPU軟體介面,GPU程式設計得以極大 發展。2009年6月,史丹佛大學的Rajat Raina和吳恩達合作發表文章,論文采用DBNs模型和稀疏編碼,模型引數高達一億,使用GPU執行速度訓練模型,相比傳統雙核CPU最快時相差70倍,把本來需要幾周訓練的時間降到了一天。算力的進步再次加速了人工智慧的快速發展。

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黃仁勳與GPU

黃仁勳也是一名華人,1963年出生於臺灣,在1993年於史丹佛畢業後創立了英偉達公司,英偉達起家時主要做影像處理晶片,後來黃仁勳發明GPU這個詞。相比於CPU架構,GPU善於大批次資料並行處理。而神經網路的計算工作,本質上就是大量的矩陣計算的操作,GPU的發展為深度學習奠定了算力的基礎。

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李飛飛與ImageNet

深度學習的三大基礎——演算法,算力和資料。上面提到的主要是演算法與算力的發展,而資料集在深度學習發展也起到了至關重要的作用。又是一位華人學者——李飛飛,於2009年建立ImageNet資料集,以供計算機視覺工作者使用,資料集建立的時候,包含320個影像。2010年,ILSVRC2010第一次舉辦,這是以ImageNet為基礎的大型影像識別大賽,比賽也推動了影像識別技術的飛速發展。2012年的比賽,神經網路第一次在影像識別領域擊敗其他技術,人工智慧步入深度學習時代,這也是一個歷史性的轉折點。

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Yoshua Bengio與RELU

2011年,加拿大學者Xavier Glorot與Yoshua Bengio聯合發表文章,在演算法中提出一種啟用函式——RELU,也被稱為修正線性單元,不僅識別錯誤率普遍降低,而且其有效性對於神經網路是否預訓練過並不敏感。而且在計算力方面得到提升,也不存在傳統啟用函式的梯度消失問題。

你必須得知道的人工智慧領域的大師與大事

Schmidhuber與LSTM

其實早在1997年,瑞士Lugano大學的Suhmidhuber和他的學生合作,提出了長短期記憶模型(LSTM)。LSTM背後要解決的問題就是如何將有效的資訊,在多層迴圈神經網路傳遞之後,仍能傳送到需要的地方去。LSTM模組,是透過內在引數的設定,決定某個輸入引數在很久之後是否還值得記住,何時取出使用,何時廢棄不用。

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後記

小迪:其實還有好多有突出貢獻的的大師,要是都列出來可以出一本很厚很厚的書啦!

小西:這些大師都好厲害呀,為了我們的智慧化生活體驗,辛勤付出了一輩子。

小迪:是啊,還有很多學者默默無聞地工作,一生清苦。

小西:他們都好偉大,有突出貢獻的都應該發獎發獎金,對對對,諾貝爾獎!

小迪:哈哈。諾貝爾獎多數是為基礎學科設立的。不過計算機界也有“諾貝爾獎”——圖靈獎,這可是計算機界最高獎項哦!2019年3月27日,ACM宣佈,Geoffrey Hinton,Yann LeCun ,和Yoshua Bengio共同獲得了2018年的圖靈獎。

小西:太棒了,實至名歸!

小迪:當然,圖靈獎在此之前也授予了很多在人工智慧領域的大牛,像Minsky,John McCarthy這些,還有華人科學家,現在在清華大學任職從事人工智慧教育的姚期智先生在2000也獲得過圖靈獎呢!

小西:大師們太不容易了,我們也要好好學習呀!

小迪:是呀!如今我們站在巨人的肩膀上,許多人都可以接觸到深度學習,機器學習的內容,不管是工業界還是學術界,人工智慧都是一片火熱!

小西:希望這一輪人工智慧的興起不會有低潮,一直蓬勃發展下去,更好地造福人類。

小迪:嗯!

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