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张俊的读书笔记

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作者: [日] 松尾丰 
出版社: 机械工业出版社
副标题: 机器人会超越人类吗?
译者: 赵函宏 / 高华彬 
出版年: 2016-1
页数: 220
定价: 39.80元
ISBN: 9787111521860

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第二章 什么是人工智能

什么是人工智能——专家定义梳理

作者定义:人工智能是“用人工方法制作的类人智能”,类人智能指的是具有“发现和觉察功能”的计算机,即能够从数据中生成特征量,并对相关现象进行模型化处理的计算机。

很多人工智能专家希望通过研究对智能做出建构性阐释。“建构性”这个词语指的是“通过制作来进行理解”。与之相对应的词语是“分析性”。

与人工智能专家期望对智能进行建构性理解形成对比的是,专门研究大脑的脑科学家,却希望通过分析性的方法来探明智能。

在研制飞机这个问题上,只要发现了鸟儿飞行所需的“升力”这个概念,然后通过工程学方面的探索找到获得升力的方法(即先由引擎获得推力,再通过机翼将推力变为升力),那么就能获得成功。同理,只要我们能够找到智能的原理并通过计算机将其实现,那么我们就可以研制出人工智能。

什么是人工智能——坊间的看法

  1. 把单纯的控制程序称作“人工智能”
    • 空调、扫地机、洗衣机等。这类技术属于“控制工程学”或者“系统工程学”领域。
  2. 传统人工智能
    • 传统的智力问题求解程序、医疗诊断程序,引入知识库,使用了推理与搜索。
  3. 引入机器学习的人工智能
    • 以样本数据为基础、对规则和知识的自学习。
  4. 引入深度学习的人工智能
    • 能够对机器学习时的数据表示所用变量(“特征”)本身进行学习的人工智能。

第三章 “推理”与“搜索”的时代

热潮与严冬交替出现

第一次人工智能浪潮是20世纪50年代后半期-20世纪60年代。在这一时期,计算机在使用“推理和搜索”来解决特定问题方面取得了较大进展。但对于复杂的现实问题束手无策,随后在20世纪70年代,进入寒冬。

第二次浪潮是在20世纪80年代,导入“知识”使计算机变得更聪明,出现了“专家系统”的实用性产品。随着知识描述和知识管理的局限性逐渐显露,在1995年,人工智能再一次进入冬天。

在20世纪90年代后半期搜索引擎诞生之后,互联网得到爆炸性普及,特别是进入2000年以后,伴随着web网页的扩张,运用海量数据的“机器学习”迅速崛起。即迎来人工智能第三次浪潮。

图3-1所示,第三次人工智能浪潮产生了两个重叠的大浪,一个是在大数据时代得到迅速发展的机器学习,另一个是堪称“技术性重大突破”的深度学习(特征表示学习)。

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用搜索树探寻迷宫

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  • 宽度优先搜索:可能能找到距离目标最短的路径,但是需要记住全部途中节点,需要很大的存储空间。
  • 深度优先搜索:找到一条满足条件路径后即退出,未必能找到距离目标最短的路径。

梵塔问题

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也可以用搜索树来求解。只要将圆盘可移动的所有情形按顺序去试即可。

最后,等达到目标状态,即圆盘全部移至右边的状态后,再倒推,即可得到作为正确答案的移动顺序。

机器人行动过程规化

可以用搜索树来制订机器人的行动规划,这种技术被称作“规划”(planning)。把<前提条件>、<行动>与<结果>三要素作为组合来描述的STRIPS(Stanford Research Institute Problem Solover)

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下棋

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第四章 知识让计算机更聪明

专家系统

20世纪70年代初期由斯坦福大学开发MYCIN,其功能设计是对传染性血液病患者进行诊断,并开出抗生素处方。在它内部一共备有500条规则。图4-2是判断绿脓菌的例子。MYCIN开出正确处方率为69%。

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知识表示

1984年启动Cyc计划,试图将人类拥有的一般性知识输入计算机。

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Watson本身并非是在理解问题的基础上来进行回答的,只不过是将与问题所含关键词看似相关的答案快速抽取出来而已。

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框架问题

框架问题,就是在执行某项任务时“仅仅提取出与它相关的知识并对其加以运用”,这对人类来讲是再简单不过的事情,然而对计算机来讲却困难无比。

在洞穴中放着机器人的电池,电池上面装有定时炸弹。如果机器人不把电池取来的话,等它身上电池的电耗尽后,它将变成一堆废铁,于是机器人接到指示:去洞穴中把电池取出来。为此,研究人员特意对机器人进行了相关设计。

1号机器人成功地把电池从洞穴里面取了出来。可是,它把放在电池上面的定时炸弹也一起搬了出来。尽管它知道上面装着定时炸弹,但是它并不知道”如果搬走电池会连定时炸弹也一起搬出”这个道理。这样,等它从洞穴出来后没多久,炸弹就爆炸了。

之后,研究人员通过对1号机器人加以改进制造出了2号机器人。为了让它在搬出电池时能够判断是否应该将炸弹一起搬出,便通过改良使它能够考虑到”自己实施某种行为后、该行为所伴生的次要后果”。于是,2号机器人就在电池前面开始琢磨起来:”如果自己将小推车拉走后墙壁的颜色会发生变化吗?”“天花板会不会掉下来呢?”……因为它考虑了所有各种各样的事情是否会发生,所以后来时限一到,定时炸弹发生爆炸,2号机器人也被炸毁了。

接下来,研究人员又对3号机器人实施了进一步的改良。这次,改良的内容是:要让它在完成任务之前,不再考虑与任务无关的事情。于是,3号机器人便埋头于将有关的事情与无关的事情进行区分的作业,持续进行无限的思考,这样还没等进入洞穴它就已经不能动弹了。”墙壁的颜色与这次任务没有关系吧?”“天花板是否会掉下来与这次任务无关吧?”……与任务无关的事情也是无限多的,因此它考虑所有的这些事情又会费了无限多的时间。

上述例子说明,框架问题,就是在执行某项任务时”仅仅提取出它相关的知识并对其加以运用”,对机器来讲无比困难。

第五章 机器学习悄然兴起

机器学习的弱点:特征工程。

到目前为止人工智能之所以还未实现,就是因为人工智能在“从这个世界里面应该关注何种特征并提取信息”这点上,还必须借助人的力量。

第六章 深度学习

深度学习为“计算机自动获取特征表示”这一人工智能领域的长期性难题提供了一个解决方案。

深度学习与以前的机器学习相比有两个较大的不同点:

  1. 需要一层一层地逐层学习
  2. 使用一种被称为“自动编码器”的“信息压缩器”

实际上,深度学习也只不过是将主成分分析进行非线性化,变成多层结构而已。