Искусственный интеллект. Что стоит знать о наступающей эпохе разумных машин

Запрограммировать все варианты напрямую в компьютер чрезвычайно трудно, поэтому инженеры снова обратились к машинному обучению. Один из таких методов, называемый глубоким обучением, продемонстрировал в ряде областей наилучшие результаты. Как и в предыдущих примерах, глубокое обучение сводится к использованию больших данных для оценки миллионов параметров.

Слои обучения

Одной из самых нашумевших фраз в исследованиях ИИ является, пожалуй, «глубокое обучение». Несмотря на непривычное название, это всего лишь еще один подход, основанный на больших данных. Именно он помог достичь столь впечатляющих результатов в исследованиях ИИ за последние годы. Глубокое обучение использует технологию под названием «нейронная сеть». Это программный модуль, разработанный для имитации мириад нейронов человеческого мозга, соединенных синапсами, которые и реализуют его беспрецедентную вычислительную мощность. Многие простые процессоры нейронной сети соединены так, что значения на выходе одного процессора могут выступать в роли входных значений для других. Такие входные значения ранжируются по степени своего влияния. Суть в том, что сеть «говорит» сама с собой, используя выходные значения для изменения «входных весов» – то есть обучается, как и мозг.

За несколько коротких лет нейронные сети обогнали устоявшиеся технологии в звании «лучшего способа решения сложных проблем восприятия»: от расшифровки медицинских снимков и распознавания лиц до управления автомобилями. Рассмотрим задачу: в наборе фотографий необходимо выбрать все изображения футбольного матча. Конечно же, программист может написать алгоритм для поиска типичных признаков (например, футбольные ворота), но это слишком большая работа. Нейронная сеть может выполнить работу за вас путем первоначального подбора нужных признаков, таких как границы объектов на изображениях, с последующим переходом к распознаванию самих объектов и даже действий. Например, мяч, поле и игроки с высокой долей вероятности указывают на футбольный матч. Каждый узел слоя ищет определенные признаки на разных уровнях абстракции.

Разница между выходным значением и правильным ответом будет подаваться обратно в сеть для соответствующей корректировки весовых коэффициентов до тех пор, пока не будет постоянно (или большую часть времени) выходить правильный ответ. Процесс, при котором система обучается, получая положительное или негативное подкрепление за свои действия, называется «обучение с подкреплением». Для оптимизации способа сбора подходящих признаков в данные программисту требуется только настроить количество узлов и слоев. Однако, поскольку довольно часто нельзя объяснить, как именно нейронная сеть делает то, что делает, такой «подбор» значений сводится к методу проб и ошибок.

Основанные на абстрактной аналогии с корой человеческого мозга, нейронные сети теперь превратились в сложные математические объекты. В своих ранних воплощениях они не были особенно полезными, но с современным оборудованием и гигантскими наборами данных нейронные сети обрели новую жизнь и оказались способны обеспечить лучшую результативность при выполнении определенного круга задач восприятия (в основном, в областях зрения и речи). Как правило, глубокое обучение используется в составе более крупных систем машинного обучения.

Под капотом

А теперь представьте себе, что все эти «винтики и шестеренки» машинного обучения могут одновременно применяться ко многим частям одной и той же системы. Поисковая система пользуется ими, чтобы научиться тому, как правильно выполнять ваши запросы, оценивать подходящие ответы, переводить документы… все это делается помимо выдачи результатов поиска и выбора правильной рекламы для показа. И это лишь то, что происходит на поверхности.

Скорее всего, неизвестная для пользователей система будет также выполнять тесты для сравнения производительности всевозможных методов на разных случайных подмножествах пользователей. Это еще называется А/В-тестированием. Каждый раз при работе с онлайн-сервисом вы предоставляете ему исчерпывающую информацию о качестве методов, которые в данный момент тестируются за кулисами. И все это вы делаете в дополнение к прибыли, которую компания получает за ваши клики по рекламе и покупку товаров.