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當AI群星閃耀時

原創:張天奇 & wk Refinitiv創新實驗室

 

我們首篇文章向大家介紹了機器學習的一些基本常識,但是很多好學的同學們看了以後嗷嗷直叫不過癮,為了滿足同學們強烈的求知慾,因此我們推出了基本常識的續集—當AI群星閃耀時


 

記得《三體》裡有個將宇宙飛船加速到十分之一光速的解決方案:在渺茫的宇宙空中,每隔一段距離就放置一個核彈,飛船靠輻射帆推動,每經過一個核彈,核彈就發生爆炸,靠著核彈爆炸的輻射推動,飛船因此逐漸加速。 而這個場景,跟我們要講述的歷史何等的相似。 如果我們將人類的歷史,無論是經濟,政治,文化,還是科技都比作這艘飛船,那麼,推動我們歷史前進的核彈就是那些光輝璀璨的偉人們。今天,我們要講述的機器學習史,將沿著時間的脈絡,尋覓那些曾經的人,那些曾經的事,那些永恆的光輝和偉岸。

機器學習簡史(圖片來源: Brief History of Machine Learning)

 

神經學往事

神經學是心理學的一個分支,在神經學的眾多大神的努力之下,對於人類神經工作模式的探索已經經歷了幾百年,對神經的工作原理也有了深刻的理解,而這一切,都為後來的神經網路打下了良好的基礎。這也是一段十分偉大的歷史,感興趣的同學們可以讀讀《腦機穿越》,《連線組》等科普著作,享受這段神奇歷史。而這,也是我們所講的AI的導火索中那長長的一段。而後,計算機巨匠的介入,生物學和計算機學,數學的融入,AI進入了屬於它的時代。

 

1950年 美國

38歲的圖靈已經是曼切斯特大學計算實驗室的副院長,在過去的歲月中,他以其敏銳的頭腦在數學,密碼學,計算機學上披荊斬棘,建立了非凡的成就。而這年,圖靈稍稍的思考了一下他對計算機的一些理解,整理成《計算機與智慧》《機器能思考麼》兩篇文章,提出了人工智慧界無人不知的圖靈測試,從此,計算機界潮水湧動,AI正式被人們所觀察和認識,踏上了它的發展之旅。 而我們的英雄卻三年後早早離開,未能見證它的繁華。

阿蘭 圖靈

 

1957年 美國

康奈爾大學的實驗心理學家弗蘭克·羅森布拉特在一臺那個時候的IBM巨型機上跑了一個叫做“感知機”(Perceptron)的神經網路模型。這個模型當時在科學界引起了巨大的轟動。因為計算機冒出來以後,對於計算機能做的事情,人們一直心存敬畏,而這個老頭竟然告訴大家,計算機可以模擬大腦,於是當時人們接近奔潰的瘋狂也可以理解(你看看跟我們現在的情形不也一樣麼)。但這是一個英雄輩出的年代,羅森布拉特遇到了同時代AI的另外一位奠基人明斯基(Marvin Minsky)的質疑, 神經網路原本在布拉特的感知機模型下前途一片光明,明斯基卻給他們澆了一大盆冰水,十多年後,明斯基證明感知機不能模擬簡單的XOR異或函式,加之政府的長期投入卻絲毫沒有成果,於是神經網路跌下神壇,不再被人提及,直至Webbos解決XOR問題,提出BP演算法。羅森布本人在1971年據說投湖自盡,而他的老對手在2016年見證了AI的再次輝煌之後,才離開人間。

弗蘭克·羅森布拉特

 

1959年 美國

IBM工作的科學家Arthur Samuel閒來無事,編寫了一個遊戲。這是一個跳棋遊戲,但也遠非這麼簡單,遊戲程式中內建了一套演算法,可以通過觀察當前棋子的位置來判斷勝率。遊戲程式還可以記錄下所有它見過的棋譜。在後來的發展裡,ArthurSamuel向它輸入職業選手的對局,並且讓遊戲程式自身與自身對決來增加它的棋藝。通過這個遊戲程式,Arthur Samuel提出了機器學習的概念,並將它定義為“可以提供計算機能力而無需顯式程式設計的研究領域”。

Arthur Samuel


 

1969年 美國

馬文明斯基,羅森布拉特的老對手,這個時候氣候已成。1956年時,他便與夏農和麥卡錫一起發起了達特茅斯會議,1958年,也就是他從哈佛畢業的第四年,明斯基從哈佛轉到MIT,成立了世界上第一個人工智慧實驗室,頂上了人工智慧之父的光環。而1969這年,他發表了那本驚世駭俗的《感知機:計算幾何學》一書,指出了感知機中不能實現的不足,提出了兩個對於機器學習要解決的兩個基本論點:

(1) 只能解決線性問題的演算法是不夠的, 需要能夠解決非線性問題的演算法。

(2) 只能解決理論世界問題的演算法是沒有意義的, 需要能夠解決實際世界問題的演算法。

 

同時,他也拿到了那項計算機界的諾貝爾獎--圖靈獎,成立了自己的人工智慧公司。一切都那麼完美,只是,頂峰之後便是低谷。人們對於人工智慧有的極高的期望,而計算機的算力還遠遠不足以滿足人們的期望,人工智慧的研究從這年開始,進入了十多年的低潮期。一直到 1986年,Rumelhart等人的BP 演算法解決了XOR 問題, 沉寂近二十年的感知機研究方向重新獲得認可,  神經網路和AI才重獲學術界關注。

馬文 明斯基

 

1986年  美國

這個時候,第一屆由卡梅隆大學召開的機器學習國際研討會已經召開了有6年,機器學習再次復興。韋伯斯的反向傳播演算法(BP)演算法提出也有五年,大家開始嘗試著把BP演算法和MLP演算法結合起來,黑盒的神經網路再次浮出水面。而此時,最引人注目的還是Quinlan(羅斯.昆蘭)提出的ID3決策樹演算法。當然,十大演算法之列的KNN已在1967年就已發明,而ID3決策樹演算法是繼KNN之後,近似大腦思維而又清晰可解釋的一種演算法。昆蘭在2011年獲得了資料探勘領域最高榮譽獎KDD創新獎,功成名就。

羅斯 昆蘭(圖片來源: 李航,機器學習史)
 

1990年 美國

這個時候的電腦科學家Robert Schapire  還沒有從MIT博士畢業,但次年,他將會因為他的 Boosting演算法聞名遐邇。Yoav Freund 修改並提粗了更高效的boosting演算法。五年之後的他們又一起提出了Adaboost演算法,相比之前的Boosting演算法,這種演算法不需要弱分類器的先驗知識,應用更加方便。現在Schapire 還在微軟研究院擔任資深科學家,機器學習之路還在繼續。

Robert Schapire

 

1995年 俄羅斯

Vladimir Vapnik 在數學天才眾多的俄羅斯嶄露頭角,作為統計學博士的他提出了目前工程界應用最廣的機器學習方法SVM支援向量機。SVM的高效效能並且在神經網路無法取得較好效果的領域的優異表現,此外,支援向量機能夠利用所有的先驗知識做凸優化選擇,產生準確的理論和核模型。因此,它可以對不同的學科產生大的推動,產生非常高效的理論和實踐改善。這種特徵為它獲取了一大波的粉絲,為此機器學習社群還差點因此分道揚鑣,神經網路和SVM 鬧的沸沸揚揚。值得一提的是,Vapnik在2006年投身美國,在美國繼續自己的統計學事業。所以,不得不感嘆,美國依然是科技工作者的聖地。

Vladimir Vapnik

 

2006年  美國

前人的努力,終於在深度學習教父級人物Hinton的堅持下迎來了勝利的曙光。 Deep Learning 在這年由Hinton提出,他和他的學生在科學雜誌上發表了一篇深度學習的文章,闡述了兩個觀點: 1 深度學習更好的識別特徵,準確率更高,應用性更強。 2  逐層訓練,使深度學習的模型訓練難度降低,容易操作。從此, Deep Learning 在工業界和學術界激起有一股機器學習的狂潮。Hinton 本人的經歷也很值得回味,出生於英國的一個精英世家,大學退學做木匠,而後又重返學術界,在所有人拋棄神經網路的時代,就靠自己對神經網路的信念,支撐了二十年,就像飄落孤島的魯賓遜,直到命運的船隻最終選擇在他的孤島上靠岸。而且, Hinton 拒絕AI用於軍事,在發現大部分AI專案都由軍方資助之後,毅然決然的前往多倫多,不再接受由軍方資助的專案。 Hinton 後來註冊了兩個AI公司,被谷歌收購,在2012年時,谷歌大腦專案成功的在海量資訊中自動提取資料,自己學習到了貓的概念,從此震驚世人。

Hinton

 

2010-現在 全球

這是AI大爆發的時代:
 

2012年,Hinton的深度學信模型AlexNet在ImageNet大賽中奪冠,同年,吳恩達和Jeff Dean領導的深度神經網路把ImagNet的錯誤識別率從26% 降低到15%.

 

2014年,Facebook的DeepFace專案 將人臉識別率提高到97%,從此以後,AI開始超越人類的認知能力。

 

2016年3月15日,韓國首爾,李世石登上棋壇,與AlphaGo進行這場載入歷史對決的最終局,昨天他通過“神之一手”扳回一局,很可惜,今天他輸了。鬥士懷揣著掌聲與敬意黯然離場,然而不管是李世石本人,還是觀念被震動的普通人,他們或許不知道在昨天那個或難熬,或靜謐的夜晚裡,AlpahGo又和自己下了一百萬盤棋。

假想中的機器人

 

展望

遠瞻未來,或許人類將智慧轉移到AI之後,AI將重新定義智慧。 未來又是什麼樣? 我們大膽前行,拭目以待~ 

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