机器学习为什么弱小?
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  • 钟燕文
  • 2020-04-29 08:14:27 3

机器学习的核心在于计算机通过数据来获取知识,这一过程与人类的学习过程有许多相似之处。因此,机器学习在帮助人们处理各种问题时非常有效。

人的知识来源是什么?古希腊剧作家埃斯库罗斯曾说过:“记忆是一切智慧之母。”这句话揭示了一个事实:没有记忆,就没有智慧。我们所掌握的知识,大多数都是通过记忆获得的。因此,学习的过程往往是艰辛的,尽管存在许多记忆技巧和捷径,但仍然难以突破人脑的固有限制。例如,中国科学技术大学的少年班以培养少年天才闻名,该班级录取的学生最小年龄为11岁,但即使是这样的天才,也需要经过七八年的知识积累,无法跳过这个过程。

埃斯库罗斯的名言英文版本是:“Memory is the mother of all wisdom。”在计算机领域,“内存”(Memory)用于存储数据。因此,可以说,在计算机世界中,这句名言可以转化为:“数据是一切智慧之母。”计算机拥有一个显著的优势,那就是它的“记忆”(即收集数据)过程所需的时间远远少于人类。从这个角度来看,如果计算机模仿了人类的学习过程,那么机器学习的能力超越人类就是合乎逻辑的。事实上,在许多情况下,机器学习已经展现出了这种优势。

在机器学习领域,数据往往比算法更为关键,因为数据决定了机器学习的潜力。数据和记忆是知识的基础,但它们本身并不等于知识。首先,我们需要对数据进行“解码”,否则它们只是一串串数字;其次,我们要从中提取对我们有用的信息。

人是如何从记忆的数据中获取知识的呢?我们可以通过“识字”的例子来说明。汉字总数约为10万个,常用的汉字大约有3500个。在学会识字之前,即使记住了这些字的模样,它们在你眼中也只是“字”。根据信息熵的定义,如果你不能区分这些字的意义,那么你掌握的信息量依然为零。假设你已经掌握了3500个常用汉字,并且每个字出现的概率相同,那么你掌握的信息量就会有所提升。

人类最初的状态是无知的,就像天地未分时一样混沌。只有当我们学会分辨是非、善恶和美丑,才算是开启了智慧的大门。正如盘古开天辟地的故事所描述的那样,人类的智慧始于我们识文断字的能力。

机器学习中最重要的任务之一是分类,分类使计算机具备了智慧。分类的概念很容易理解,比如是非、善恶、美丑等都可以归类。分类的数学模型也非常直观,如下所示:

机器学习需要掌握的是一种“分割线”,可以将平面上不同类别的点区分开。

我认为,尽管某些理论可能较为复杂,但机器学习的基本概念及其要解决的问题是相对容易理解的。如果更多人能够了解这些知识,人工智能就不会成为神秘的“黑盒子”,从而减少许多不必要的社会误解。

分类任务的应用示例

  • 垃圾邮件识别:判断一封邮件是否为垃圾邮件,这是一个二分类问题。
  • 音乐、商品、书籍推荐:判断用户是否喜欢某首歌、某个商品或某本书籍,这也是一个二分类问题。
  • 广告点击率预测:判断用户是否会点击广告,同样是一个二分类问题。
  • 语音助手识别意图:如小爱同学或Siri,判断用户的意图,这是一个多分类问题。
  • 人脸识别:判断一张图片中的人脸是否存在,也是一个二分类问题。

总的来说,计算机从数据中学习知识的过程与人类的学习过程有很多相似之处,而且它还具有以下优势:机器学习能够快速、大量地获取数据,这使得机器学习能够利用大数据的力量;此外,机器学习可以实现一次学习,多处应用。因此,机器学习这个名字并非空穴来风。

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