如今,深度学习神经网络已经成为人工智能的主流,其强调的理念可以追溯到麦卡洛克和皮茨。尽管该理念仍然是对大脑工作模式的一种模拟(我们将在后续章节中探讨更多关于大脑的生物力学模型),但神经网络能够解决问题的广泛性却令人惊叹。传统人工智能一直表现良好,直到后来研究人员才发现现实世界与其完美模型并不匹配。与传统人工智能不同的是,神经网络不仅能够处理规律性事物,还能够处理规则以外的情况。正如20世纪80年代的NETtalk一样,这使其成为处理语言等棘手问题的最佳选择。深度学习神经网络还擅长处理所谓的“分布表征”,这意味着其具有模拟同一表征空间中两个相似但独立的领域(例如语言和图像)的能力。从本质上来讲,这意味着神经网络能够以类比的方式进行思考,这一点是传统人工智能无法企及的。
杰夫·辛顿说道:“现在我们看到的许多事物都在使用神经网络。根据经验,如果你想完成一项任务,并且你知道这项任务涉及大量知识,这意味着如果你要学着做这件事,你将需要大量相关的参数。在这种情况下,深度学习将是更好的选择。”
令人印象深刻的应用程序随处可见。2011年,就在辛顿加入谷歌之前的那个夏天,谷歌工程师杰夫·迪安(Jeff Dean)、格雷格·科拉多(Greg Corrado)和斯坦福大学计算机科学家吴恩达(Andrew Ng)共同推出了“谷歌大脑”(Google Brain)项目。谷歌大脑项目都在谷歌公司半公开的实验室“谷歌X”中进行,使用深度学习网络识别高水平概念,例如通过分析视频网站YouTube的视频中静止的图像来识别猫,而之前并不向它解释猫到底是什么。(巧合的是,这实际上就是弗兰克·罗森布拉特半个世纪前对《纽约客》杂志说过的“神经网络终有一天能够实现”的那个目标。)
听起来一台知道猫为何物的计算机并没有什么新奇的,但是通过深度学习实现计算机的视觉能力,在现实世界中却拥有广泛的用途。一家名为“Dextro”的初创企业使用深度学习创造出了更好的在线视频搜索工具。Dextro的神经网络并不依靠关键词标签,而是通过扫描直播的视频来分析音频和图像。举例来说,如果用这个神经网络搜索英国前首相戴维·卡梅伦,那么不仅能够搜出与保守党有关的视频,就连提到英国首相的视频也能够搜到。
与此同时,Facebook(脸谱网)使用深度学习自动为图像设置标签。2014年6月,这一社交网络平台发布了一篇文章,介绍其称之为“DeepFace”的面部识别技术。凭借深度学习的能力,Facebook算法几乎和人脑一样准确,无论光线和相机角度如何,都能够对比两张照片并查看其显示的是否是同一个人。此外,Facebook还使用深度学习创建了另外一种技术,该技术能够为盲人用户描述图像,例如,一张图片上显示的是某人在一个夏日骑着自行车穿过英国的乡间小路,该技术能够用语音将这一情景描述出来。
其他一些项目将深度学习和机器人学结合起来。美国马里兰大学的一组研究人员给机器人放了一段YouTube上的烹饪视频,这样就教会了机器人如何烹饪一顿简餐。这一过程中没有任何直接人为的输入,只要提供正确的餐具,机器人就可以直接复制视频中显示的任务,而且准确率非常高。长远来看,类似的机器人深度学习也可以应用于军事维修等领域。
目前已经证明,深度学习在翻译领域是必不可少的。2012年12月,微软的研发总监里克·雷斯特(Rick Rashid)展示了一款震撼人心的英汉语音识别和翻译系统。通用翻译器这样如同“星际迷航”的英雄梦一样的技术即将实现,这项技术意味着在不久的未来,我们无须会说法语、俄语或日语就能够在法国餐馆点菜、在俄罗斯坐出租车或在日本谈生意。更加令人印象深刻的是,深度学习系统能够将说话者的语音划分为基本的音素,然后将这些音素重新组合成需要的语言,最后以说话者的声音将语言“说”出来。微软解释道:“你的平板电脑或智能手机将分析你所说的意思,将其翻译成听者能够理解的语言,并用你的声音以听者熟悉的发音、音色和音调表达出来。”
有趣的是,虽然我们一直在对基本的技术进行调整,但如今许多重大进步仍可以追溯到戴维·鲁梅尔哈特和杰夫·辛顿在20世纪80年代发明的反向传播算法。这些年来唯一改变的是计算能力,而计算能力反过来意味着更强大的神经网络和更多隐藏层。仅“谷歌大脑”项目就将16万个计算机处理器连接起来,创建了一个拥有10亿多连接的人造大脑。可用训练数据集的规模也在大幅增长。前些年使用的数据相对较少,与其相比,如今用于教神经网络思考的信息数不胜数,举例来说,Facebook的面部识别系统就是通过分析740万张图像来训练系统的,这些图片是Facebook 12.3亿活跃用户的脸。
神经网络不是如今实践中用到的唯一一种人工智能(我们将在后面的章节探讨其他人工智能),其优势将人工智能推到了胜利的顶峰。与传统人工智能不同的是,神经网络不再局限于简单的实验室环境。
实际上,下一章将探讨的内容是,当人工智能超越我们通常所说的计算机系统的限制并跟随我们一起进入现实世界时,到底会发生什么。
[1] 1泽字节=270字节。——编者注