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AI、机器学习和深度学习之间的区别是什么?

日期:2025-01-15 浏览: 

  ,ML是AI的子集,因此可以在一定程度上理解为AIMLDL

  人工智能是一个总括术语,其中计算机程序能够像人类一样思考和行为,后来,随着神经网络的发展,机器可以像人脑一样对输入的数据进行分类和组织。按照Russel和Norvig在他们的书《人工智能:现代方法》中的讨论,人工智能有七种分类,分别是推理和问题解决、知识表示、规划和社交智能、感知、机器学习、机器人:运动和操纵,以及自然语言处理。

  传统的机器学习进一步分为三个重要子集:监督学习、无监督学习和半监督学习。监督学习中,模型被训练为使用带标签的数据,这意味着输入已经用相应的优选输出标签进行了标记;无监督学习中,模型被训练为使用无标签的数据,从输入数据中寻找重现模式;半监督学习同时使用监督和九游娱乐非监督学习。除了传统机器学习外,自我监督学习是一种特例,它使用两步过程,无监督学习为无标签数据生成标签,其最终目标是建立监督学习模型;强化学习也是一种ML,它借助不断的反馈循环随着时间的推移改进其算法。最后是深度学习,它包含多层ML算法,模仿人脑,但需要很高的计算能力来训练和学习。

  深度学习与传统的机器学习方法一样,都可以根据输入的数据进行分类或者回归。但随着数据量的增加,传统的机器学习方法表现得不尽人意,而随着数据量的积累和计算及性能的提升,利用更深的网络挖掘数据信息的深度学习表现出淋漓尽致的性能。和传统的机器学习算法相比,深度学习最大的特点是端到端的学习,在进行学习之前无须进行特征提取等操作,可以通过深层的网络结构自动从原始数据中提取有用的特征。两者的学习过程的差异性如下图所示。

  ML的起源可以追溯到1943年,当时McCulloch和Pitts发表了一篇名为“神经活动中固有概念的逻辑演算”的文章,在这篇文章中,他们给出了有史以来第一个神经网络的数学模型。艾伦·M·图灵在1950年发表的开创性论文中提出了ML的概念。1952年,Arthur L.Samuel为IBM编写了一个跳棋程序,从而普及了“机器学习”这一术语。1957年,Frank Rosenblatt开发了用于图九游娱乐像识别的感知器。Henry J.Kelley在1960年提出了连续反向传播模型,Stuart Dreyfus在1962年提出了一个更简单的仅基于链规则的模型。

  1965年,Ivakhnenko和Lapa开发了第一个可用的DL网络。大约在1980年,福岛邦彦开发了一种名为新认知管的人工神经网络,这种神经网络有一个多层的设计,可以帮助计算机学习如何识别视觉模式,他还开发了第一个基于动物视觉皮层组织的卷积神经网络(CNN)。

  1986年,David Rumelhart、Geoffrey Hinton和Ronald J.Williams发表了一篇名为“通过反向传播错误学习表示法”的论文,证明反向传播可以改善形状识别和单词预测。在最初的成功之后,有一些挫折,但Hinton没有放弃并达到了新的高度,因此他被认为是DL的教父。不久,在1989年,Yann LeCun在贝尔实验室进行了第一次反向繁殖的实际演示。同年, Christopher Watkins发表了题为“从延迟奖励中学习(Learning From Delay Rewards)”的论文,引入了Q-learning的概念,进一步改进了计算机程序中的强化学习。1995年,Corinna Cortes和Vladimir Vapnik开发了支持向量机(SVM)来映射和识别相似的数据。两年后,1997年,Jürgen Schmidhuber和Sepp Hochreiter开发了用于递归神经网络的长期短期记忆(LSTM)。

  LPRum1999年,图形处理单元(GPU)作为微处理器电路推出,最初开发它是为了加速计算机游戏的3D图形处理。后来,GPU也因其并行计算能力而在技术和研究领域变得流行起来。Meta Group在2001年发布的一份研究报告指出,数据的数量、速度、来源和类型都在增加,这是对大数据攻击做好准备的呼唤。2007年,NVIDIA推出了计算统一设备架构(CUDA),这是一个允许程序员和研究人员使用GPU进行通用计算的框架。从那时起,在CUDA的帮助下,研究人员开始使用GPU进行DL驱动的操作,因为GPU的高内存带宽允许轻松处理DL算法中涉及的海量数据,并且GPU中的数千个内核允许同时并行处理神经网络。2009年,Fei-Fei Li推出了ImageNet,这是一个免费的数据库,包含数百万张可用于研究目的的标签图像。AlexNet是一种卷积神经网络,由Alex Krizhevsky在2012年左右创建,它使用经过校正的线性单元帮助提高了速度和丢失率。同年,谷歌大脑(Google Brain)进行的“猫实验”得出结论,该网络正确识别所呈现物体的比例不到16%。2014年,NVIDIA推出了CUDA深度神经网络(CuDNN),这是一个基于CUDA的DL库,加快了基于DL的操作。无独有偶,2014年研发发布的DeepFace,人脸识别准确率达到97.5%。同年,生成性对抗网络(GAN)被引入,使用两个相互竞争的神经网络来检查数据是线年,Cray等人在其XC50超级计算机上使用了微软的神经网络软件,XC50超级计算机配备了1000个Nvidia Tesla P100 GPU,可以执行这项任务,并在几秒钟内提供输出。2017年,NVIDIA推出了特斯拉V100 GPU,它的张量内核可以加速基于AI的操作。然而,数据库仍处于成长阶段,在这一领域的进一步发展需要创造性的想法。