神经网络是什么?应用中的神经网络

作者:采集侠 发布时间:2019-10-10 00:42:00 点击数:120

我的母亲是一名护士,目前已经退休。她是一个非常聪明的人,对自己的工作业务非常的尽职尽责。几天前我和她说我正在研究ImaginaTIon最新的神经网络加速器,她诧异的说:“你说的是什么意思?”,当然只有她在护理学校进行外科手术培训或者照顾老年痴呆患者时才会真正思考神经网络意味着什么。我向她解释我说的是人工智能(AI),不是人的大脑,我决定编写一个关于神经网络的入门说明,让我的母亲(和其他无技术背景的人)能够对神经网络有一定的初步了解并且借助其他阅读资料真正迈入人工智能的世界。

神经网络是什么?

如果你借助谷歌浏览器搜索并查看“ 什么是神经网络”(当然这也是被大家频繁问道的问题)这篇文章,你会发现有很多学术文章,每篇文章都有和下图类似的图片,并且详细说明神经网络的功能,涉及很多专业名词如“感知器”和“反向传播”等,如果你不擅长数学或者工程学,那么你阅读几段就会感到乏味无趣。

神经网络是什么?应用中的神经网络

虽然我们大部分人不是专业的工程师,可能不能够真正理解这些算法是如何工作的(我甚至不确定那些技术人员是否真正理解其中的奥秘—— 比如黑盒问题),但是神经网络仍然有很多有用的信息需要我们去了解。

因为神经网络正在不断的改变着我们的生活!我并不是谈论“ 天网(终结者电影)”或者 VIKI(电影中的超级计算机)等(但是有些场景确实发生在真实生活中),我要说的就是我们每天所经历的事情,一些新技术正在改变我们的生活方式比如智能音箱/声音辅助、购物、照片编辑、欺诈检测等,还有一些技术则正在颠覆一些行业,比如自动驾驶汽车。还有一些技术可能会极大的改变全球社会(比如基因组医学),还有很多我们现在没有构想的变化。

Ophir Tanz( @OphirTanz)和 Cambron Carter在 TechCrunch网站上发表了一篇文章,将“神经网络是如何工作的?”这个问题进行了分解说明,但是从广义上讲真正缺少的是能够让我们理解的神经网络专业术语。

将问题分解

人工智能(AI)准确的定义是什么?我索性去查了下 牛津字典:AI是计算机系统理论和发展的结果,它能够执行一些类似人类智能的任务,比如视觉感知、语音识别、决策和语言翻译等。AI也分为多个子集,包括机器人、机器学习、自然语言处理等,1956年在达特茅斯学院的一场研讨会上首次提出人工智能(AI)研究,虽然在这里不向大家介绍这段历史,但是鼓励大家自己去了解。

现在我们知道的是“弱人工智能(Narrow AI)”,划分为很多类型的网络,每种网络面向某种具体的功能(比如图片分类等),这门科学不断发展最终会发展为“通用人工智能(General AI)”,到时候计算机会像人类一样行动和思考,虽然现在我们还没有达到这个程度,但是那个时代到来后,计算机能够完成人类的每一项智能工作,包括对自己重新编程(类似于电影中的“天网”和“VIKI超级计算机”,那时候可能会引起人们的恐慌)。但是很多人正在努力的研究工作,确保一些场景只存在于科幻小说中,大家不妨阅读 @cademetz的文章: 教会AI系统规范自己的行为。

机器学习是目前AI科学最先进的领域,它描述的是机器如何采集数据、解析并且基于这些数据做出一些预测。机器系统会进行自学习,不需要重复的进行人工编程。直到最近我们才将其强大的处理能力应用到现实中来,比如谷歌、亚马逊等很多大型公司都在利用机器学习技术。

深度学习是机器学习的一种类型,它需要在网络中设计很多层来进行数据处理,可能达到上万层。比如卷积神经网络(CNNs)非常适合 图片检测和分类,它就设计了数十个或者数百个网络处理层,每层都负责检测一些复杂的属性,从学习如何检测边缘到最终学习检测图片具体的形状,随着训练数据的不断增多深度学习网络性能会不断得到提升。

人工神经网络(ANNs或者简称NNs)和CNNs网络类似也是基于计算机处理器的智能网络,能够像人脑一样工作(或者接近人脑),NNs网络使用不同的数学算法处理网络层,能够不断提升对于接收信息的敏感度,从图片到语音、文本等。此外还有很多种类型的神经网络,除了CNNs,还有BRNNs、DNNs、FFNNs、LSTMs、PNNs、RNNs、TDNNs等,这里就不一一详细介绍了。每种类型的网络都面向不同的具体功能,如果你想深入了解, 阿西莫夫(Asimov)研究机构的网站上进行了详细的介绍。