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浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

人工智能是近几年大家谈论比较多的话题,人工智能技术已经渗透到安防、医疗、家居、智能汽车、物流等领域。伴随着应用越来越广泛,人工智能与我们的生活关系也越来越密切,对我们的影响也越来越深远。与人工智能话题关联度比较高的词汇就是机器学习和深度学习,这三者到底有什么样的区别和联系呢?笔者简单梳理了一下。

浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

一、什么是人工智能

人工智能(ArtificialIntelligence, AI):是指由人工制造出来的系统所表现出来的智能。通常人工智能是指通过普通电脑实现的智能。

目前来说,人工智能被分为:强人工智能(GeneralAI)和弱人工智能(Narrow AI)。强人工智能就是让机器获得自适应能力,拥有人类的智慧,可以思考并解决一些之前没有遇到过的问题。而弱人工智能则是让机器具备观察和感知的能力,可以做到一定程度的理解和推理,可以像人类一样完成某些具体任务,有可能比人类做得更好,例如:人脸识别,文本审阅等。

从学科的角度来说,人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能与人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。人工智能的研究可以分为几个技术问题。其分支领域主要集中在解决具体问题,其中之一是如何使用各种不同的工具完成特定的应用程序。AI的核心问题包括推理、知识、规划、学习、交流、感知、移动和操作物体的能力等。

二、什么是机器学习

关于机器学习有几种较常见的定义:

1、算法角度:机器学习(ML)是现阶段人工智能算法的总称,是通过喂给机器原始数据,使机器能对新的数据进行判断的算法。从某种意义上说,任何通过数据训练的学习算法的相关研究都属于机器学习。

2、原理角度:机器学习是使用算法来解析数据、从中学习,然后对真实世界中的事件做出决策和预测。如下图所示,利用机器学习,人们输入的是数据和从这些数据中预期得到的答案,系统输出的是规则。这些规则随后可应用于新的数据,并使计算机自主生成答案。机器学习的特点是把历史数据「喂」给机器后,机器能从数据中自行找出规律。

浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

图 机器学习基本原理

3、科学角度:机器学习是一门人工智能的科学,是一门多领域交叉学科,涉及概率论、统计学、逼近论、凸分析、算法复杂度理论等多门学科。机器学习专门研究计算机怎样模拟或实现人类的学习行为,以获取新的知识或技能,重新组织已有的知识结构使之不断改善自身的性能。机器学习是人工智能的核心,也是使计算机拥有智能的根本途径。

三、什么是深度学习

深度学习是用于建立、模拟人脑进行分析学习的神经网络,并模仿人脑的机制来解释数据的一种机器学习技术。它的基本特点是试图模仿大脑的神经元之间传递,处理信息的模式。最显著的应用是计算机视觉和自然语言处理(NLP)领域。

深度学习又分为卷积神经网络(Convolutional neural networks,简称CNN)和深度置信网(Deep Belief Nets,简称DBN)。其主要的思想就是模拟人的神经元,每个神经元接受到信息,处理完后传递给与之相邻的所有神经元即可。

浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

四、三者之间的联系与区别

基于以上对人工智能、机器学习和深度学习的定义和理解,可以发现三者之间存在这样一些联系和区别:
概括来说,人工智能范围最大,涵盖机器学习、深度学习和强化学习。机器学习是人工智能的一个子集,深度学习又是机器学习的一个子集(如图)。机器学习是人工智能最重要的分支,深度学习是机器学习最重要的分支;

浅析人工智能、机器学习与深度学习的关系

图 人工智能与机器学习、深度学习的关系

  • 机器学习是人工智能的前沿,深度学习是机器学习的前沿;
  • 机器学习和深度学习是方法和工具,人工智能是目的和结果;
  • 机器学习是人工智能的核心,是使计算机拥有智能的根本途径。机器学习是人工智能的一种实现方式,也是最重要的实现方式;
  • 人工智能与深度学习之间不一定存在强依赖关系。人工智能不是非要用深度学习来实现,它也有其他多种多样的算法来做;深度学习也不是只能去做人工智能的工作;
  • 深度学习是人工智能的基础,人工智能是深度学习的目的;
  • 机器学习与深度学习都是需要大量数据来“喂”的,是大数据技术上的一个应用,同时深度学习还需要更高的运算能力来支撑;
  • 深度学习是一种实现机器学习的技术,它适合处理大数据。深度学习使得机器学习能够实现众多应用,并拓展了人工智能的领域范畴;
  • 深度学习与机器学习相比,深度学习的学习速度更快,带来的结果也更加准确可靠。

以上就是笔者对于人工智能、机器学习与深度学习的关系的理解。

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