人工智能，就好像第四次工業(yè)革命，正從學(xué)術(shù)界的私藏，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N能夠改變世界的力量。尤其，以深度學(xué)習(xí)取得的進(jìn)步為顯著標(biāo)志。　　它讓匍匐前進(jìn)60年的人工智能一鳴驚人?！　∥覀冋德涞揭黄麓箨憽?/p>

　　人工智能，就好像第四次工業(yè)革命，正從學(xué)術(shù)界的私藏，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N能夠改變世界的力量。尤其，以深度學(xué)習(xí)取得的進(jìn)步為顯著標(biāo)志。

　　它讓匍匐前進(jìn)60年的人工智能一鳴驚人。

　　我們正降落到一片新大陸。深度學(xué)習(xí)帶來的這場重大技術(shù)革命，有可能顛覆過去20年互聯(lián)網(wǎng)對技術(shù)的認(rèn)知，實現(xiàn)技術(shù)體驗的跨越式發(fā)展。

　　那么，深度學(xué)習(xí)到底是什么？怎么理解它的重要性？

　　我們先從概念和現(xiàn)象入手。

　　我總結(jié)了一句話，學(xué)術(shù)上看未必嚴(yán)謹(jǐn)，但從我的理解角度看——深度學(xué)習(xí)是基于多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的，海量數(shù)據(jù)為輸入的，規(guī)則自學(xué)習(xí)方法。

　　這里包含了幾個關(guān)鍵詞：

　　第一個關(guān)鍵詞叫多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

　　深度學(xué)習(xí)所基于的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并非新鮮事物，甚至在80年代被認(rèn)為沒前途。但近年來，科學(xué)家們對多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的不斷算法優(yōu)化，使它出現(xiàn)了突破性的進(jìn)展。

　　以往很多算法是線性的。而這世界上大多數(shù)事情的特征是復(fù)雜非線性的。比如貓的圖像中，就包含了顏色、形態(tài)、五官、光線等各種信息。深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵就是通過多層非線性映射將這些因素成功分開。

　　那為什么要深呢？多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比淺層的好處在哪兒呢？

　　簡單說，就是可以減少參數(shù)。因為它重復(fù)利用中間層的計算單元。我們還是以認(rèn)貓為例好了。它可以學(xué)習(xí)貓的分層特征：最底層從原始像素開始學(xué)習(xí)，刻畫局部的邊緣和紋；中層把各種邊緣進(jìn)行組合，描述不同類型的貓的器官；最高層描述的是整個貓的全局特征。

　　它需要超強的計算能力，同時還不斷有海量數(shù)據(jù)的輸入。特別是在信息表示和特征設(shè)計方面，過去大量依賴人工，嚴(yán)重影響有效性和通用性。深度學(xué)習(xí)則徹底顛覆了“人造特征”的范式，開啟了數(shù)據(jù)驅(qū)動的“表示學(xué)習(xí)”范式——由數(shù)據(jù)自提取特征，計算機(jī)自己發(fā)現(xiàn)規(guī)則，進(jìn)行自學(xué)習(xí)。

　　你可以理解為——過去，人們對經(jīng)驗的利用，靠人類自己完成。在深度學(xué)習(xí)呢？經(jīng)驗，以數(shù)據(jù)形式存在。因此，深度學(xué)習(xí)，就是關(guān)于在計算機(jī)上從數(shù)據(jù)中產(chǎn)生模型的算法，即深度學(xué)習(xí)算法。

　　問題來了，幾年前講大數(shù)據(jù)，以及各種算法，與深度學(xué)習(xí)有什么區(qū)別呢？

　　過去的算法模式，數(shù)學(xué)上叫線性，x和y的關(guān)系是對應(yīng)的，它是一種函數(shù)體現(xiàn)的映射。但這種算法在海量數(shù)據(jù)面前遇到了瓶頸。國際上著名的ImagineNet圖像分類大賽，用傳統(tǒng)算法，識別錯誤率一直降不下去，上深度學(xué)習(xí)后，錯誤率大幅降低。在2010年，獲勝的系統(tǒng)只能正確標(biāo)記72%的圖片；到2012年，多倫多大學(xué)的GeoffHiton利用深度學(xué)習(xí)的新技術(shù)，帶領(lǐng)團(tuán)隊實現(xiàn)了85%的準(zhǔn)確率。2015年的ImagineNet競賽上，一個深度學(xué)習(xí)系統(tǒng)以96%的準(zhǔn)確率第一次超過了人類（人類平均有95%的準(zhǔn)確率）。

　　計算機(jī)認(rèn)圖的能力，已經(jīng)超過了人。尤其圖像和語音等復(fù)雜應(yīng)用，深度學(xué)習(xí)技術(shù)取得了優(yōu)越的性能。為什么呢？其實就是思路的革新。

　　舉幾個腦洞大開的例子。

　　1.先說計算機(jī)認(rèn)貓。

　　我們通常能用很多屬性描述一個事物。其中有些屬性可能很關(guān)鍵，很有用，另一些屬性可能沒什么用。我們就將屬性被稱為特征。特征辨識，就是一個數(shù)據(jù)處理的過程。

　　傳統(tǒng)算法認(rèn)貓，也是標(biāo)注各種特征去認(rèn)。就是大眼睛，有胡子，有花紋。但這種特征寫著寫著，有的貓和老虎就分不出來，狗和貓也分不出來。這種方法叫——人制定規(guī)則，機(jī)器學(xué)習(xí)這種規(guī)則。

　　深度學(xué)習(xí)方法怎么辦呢？直接給你百萬張圖片，說這里有貓，再給你上百萬張圖，說這里沒貓。然后再訓(xùn)練一個深度網(wǎng)絡(luò)，通過深度學(xué)習(xí)自己去學(xué)貓的特征，計算機(jī)就知道了，誰是貓。

　　2.第二個例子是谷歌訓(xùn)練機(jī)械手抓取。

　　傳統(tǒng)方法肯定是看到那里有個機(jī)械手，就寫好函數(shù)，move到xyz標(biāo)注的空間點，利用程序?qū)崿F(xiàn)一次抓取。

　　而谷歌現(xiàn)在用機(jī)器人訓(xùn)練一個深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，幫助機(jī)器人根據(jù)攝像頭輸入和電機(jī)命令，預(yù)測抓取的結(jié)果。簡單說，就是訓(xùn)練機(jī)器人的手眼協(xié)調(diào)。機(jī)器人會觀測自己的機(jī)械臂，實時糾正抓取運動。

　　所有行為都從學(xué)習(xí)中自然浮現(xiàn)，而不是依靠傳統(tǒng)的系統(tǒng)程序。

　　為了加快學(xué)習(xí)進(jìn)程，谷歌用了14個機(jī)械手同時工作，在將近3000小時的訓(xùn)練，相當(dāng)于80萬次抓取嘗試后，開始看到智能反應(yīng)行為的出現(xiàn)。據(jù)公開資料，沒有訓(xùn)練的機(jī)械手，前30次抓取失敗率為34%，而訓(xùn)練后，失敗率降低到18%。

　　這就是一個自我學(xué)習(xí)的過程。

　　3.有人問了，深度學(xué)習(xí)，能學(xué)習(xí)寫文章嗎？

　　來看這個例子。斯坦福大學(xué)的計算機(jī)博士andrejkapathy曾用托爾斯泰的小說《戰(zhàn)爭與和平》來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。每訓(xùn)練100個回合，就叫它寫文章。100個回合后，機(jī)器知道要空格，但仍然有亂碼。500個回合后，能正確拼寫一些短單詞。1200個回合后，有標(biāo)點符號和長單詞。2000個回合后，已經(jīng)可以正確拼寫更復(fù)雜的語句。

　　整個演化過程是個什么情況呢？

　　以前我們寫文章，只要告訴主謂賓。而以上過程，完全沒人告訴機(jī)器語法規(guī)則。甚至，連標(biāo)點和字母區(qū)別都不用告訴它。不告訴機(jī)器任何程序。只是不停將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，一層一層訓(xùn)練，最后輸出結(jié)果——就是一個個看得懂的語句。

　　一切看起來都很有趣。人工智能與深度學(xué)習(xí)的美妙之處，也正在于此。

　　4.我還去硅谷看過一家公司——完全顛覆以往的算法，利用深度學(xué)習(xí)實現(xiàn)圖像深度信息的采集。

　　眾所周知，市面上已經(jīng)有無人機(jī)，可實現(xiàn)人的跟蹤。它的方法是什么呢？一個人，在圖像系統(tǒng)里，一堆色塊的組合。通過人工的方式進(jìn)行特征選擇，比如顏色特征，梯度特征。拿簡單的顏色特征舉例：比如你穿著綠色衣服，突然走進(jìn)草叢，就可能跟丟?；颍摿思路?，幾個人很相近，也容易跟丟。

　　此時，若想在這個基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化，將顏色特征進(jìn)行某些調(diào)整，是非常困難的。而且調(diào)整后，還會存在對過去某些狀況不適用的問題。

　　總之，這樣的算法需要不停迭代，迭代又會影響前面的效果。

　　而硅谷這個團(tuán)隊，利用深度學(xué)習(xí)，把所有人腦袋做出來，只區(qū)分好前景和背景。區(qū)分之后，背景全部用數(shù)學(xué)方式隨意填充，再不斷生產(chǎn)大量背景數(shù)據(jù)，進(jìn)行自學(xué)習(xí)。只要把前景學(xué)習(xí)出來就行。

　　據(jù)我所知，很多傳統(tǒng)方法，還在采用雙目視覺。用計算機(jī)去做局部匹配，再根據(jù)雙目測出的兩個匹配的差距，去推算空間另一個點和它的三角位置，從而判斷離你多遠(yuǎn)。

　　可想而知，深度學(xué)習(xí)的出現(xiàn)，使得很多公司辛苦積累的軟件算法直接作廢了。

　　“算法為核心競爭力”，正在轉(zhuǎn)變?yōu)?，“?shù)據(jù)為核心競爭力”。

　　技術(shù)人員必須進(jìn)入新的起跑線。

　　5.最后再舉個例子。

　　大家都做過胃鏡。尤其胃痛，很痛苦。腸胃鏡要分開做，而且小腸看不見。

　　有一家公司出了一種膠囊攝像頭。吃進(jìn)去后，在你的消化道，每5秒拍一幅圖，連續(xù)攝像，此后再排出膠囊。所有關(guān)于腸道胃部的問題，全部完整記錄。但醫(yī)生光把那個圖看完，就需要五個小時。原本的機(jī)器主動檢測漏檢率高，要醫(yī)生復(fù)查。

　　后來，他們采用深度學(xué)習(xí)。采集8000多例圖片數(shù)據(jù)灌進(jìn)去，用機(jī)器不斷學(xué)，不僅提高診斷精確率，減少了醫(yī)生的漏診，以及對稀缺好醫(yī)生的經(jīng)驗依賴。只需要靠機(jī)器自己去學(xué)習(xí)規(guī)則。

　　深度學(xué)習(xí)算法，可以幫助醫(yī)生作出決策。

　　了解完深度學(xué)習(xí)，接著思考一個問題——20世紀(jì)70年代末80年代初，個人電腦突飛猛進(jìn)時，人工智能的商業(yè)化卻步履維艱。喬布斯曾這樣定義個人計算機(jī)的價值——“它是我們思維的自行車”。那么，今天的人工智能呢？深度學(xué)習(xí)呢？它給我們真正帶來的東西是什么？未來，對行業(yè)和社會有什么影響？中國公司的機(jī)會在哪？