遠離神經網絡這個黑盒,人工智能不止這一條路可走


來源 |《連線》 編譯整理 | 量子位 若朴

神經網絡橫掃硅谷如卷席,各式各樣的人工智能(AI)已經潛入各式各樣的互聯網服務之中。不過就算神經網絡已經能輕松的認出貓咪的圖片,但仍然有很多不足之處,所以一些人懷疑目前人工智能的模式識別系統,是否是一種先進、可靠的AI發展之路。

無論是Facebook的面部識別、微軟的翻譯或是Google的搜索,背后都是神經網絡通過分析大量數據學會執行任務。人工智能幫助聊天機器人學習談話的藝術,幫助無人駕駛汽車駛上公路。但是如果沒有大量仔細標注的數據,AI並不能理解世界,也不通用。

另一方面,研究人員對神經網絡的工作原理了解有限,很多時候,人工智能就是一個黑盒子。這種不透明導致了嚴重的問題:如果一輛無人駕駛的汽車撞上了行人,可能人們也無從得知為什么人工智能會做出這樣的決定。

“深度學習確實得到了很多關注,它確實值得關注”,卡內基梅隆大學計算機科學教授Tuomas Sandholm說,“但是深度學習不能給你任何保證”。如果你之前看了量子位的文章,立刻能意識到這位教授就是AI賭神Libratus的創造者。

教授說的一點不錯。由於神經網絡中這些明顯的弱點,科技巨頭們正在尋找新的人工智能發展路徑,最近的招聘、收購、研究以及新成立的創業公司,都瞄准了一個新的方向。

貝葉斯方法正在興起。依照這種理論,可以通過正統的科學方法研究人工智能:從一個假設開始,然后技術數據更新這個假設,而不是像神經網絡那樣依賴數據推動結論。貝葉斯方法可以用來處理不確定性,可以為現有模型提供新的證據,可以做神經網絡不擅長的事情。

和神經網絡一樣,貝葉斯方法可也從數據中學習,但完全是兩一個路數的機器學習。“我們感興趣的是讓科學方法自動化”,創業公司Gamalon的創始人Ben Vigoda說,他們正在通過概率編程的方法推動這目標前進。

神經網絡的快速崛起,也為眾多的其他技術注入了生命力,這些技術都能讓機器變得更聰明。從強化學習到進化計算,機器學習不只有一條路可走。

迷之科技

去年12月,當Gary Marcus把他只有15個人的創業公司賣給Uber時,他說自己帶來了一種全新的人工智能。

他的公司名叫幾何智能,一個有着雄心的小操作系統。這位47歲的紐約大學心理學教授表示,他和他的研究伙伴們正在開發一種系統,可以僅僅憑借很小的數據量學會執行任務,就像是人類一樣,這種方式蘊含的能量遠超深度神經網絡。

Marcus認為,小數據系統對於對話機器人以及行駛在公共道路上的無人車而言,是必不可少的。“語言領域和無人車領域都有一些問題,例如永遠缺乏足夠的數據驅動強力的深度學習”,他說畢竟我們不能在繁忙的道路上撞毀車輛,用以收集數據避免未來的事故。

劍橋大學信息工程教授Zoubin Ghahramani是Marcus的聯合創始人,他倆都不願因談及上述技術的細節。這在技術世界一點都不罕見,特別是與AI相關的部分,各種秘而不宣造就了一些迷之科技。不過,Ghahramani也是貝葉斯方法的擁躉。

Ghahramani專門研究一種稱為高斯過程的特定類型統計模型,這有可能在他與Marcus的研究過程中發揮了作用。

高斯過程

在某些方面,高斯過程是找到特定問題最優解的一種方式。這也是另一種數學技術貝葉斯優化的基礎。高斯過程已經用於幫助網站決定應該顯示那些廣告,或者網站主頁應該如何優化。Uber一直在招聘高斯過程方面的專家以改善服務,Google也用高斯過程來協助控制高空互聯網氣球。

從根本上講,高斯過程是識別不確定性的好方法。“知道你不知道是一件非常好的事情”,愛丁堡大學AI研究員Chris Williams說,“做一個自信的錯誤決定是最糟糕的事情”。他也是高斯過程和機器學習方面的權威作者。

2015年被Twitter收購的初創公司Whetlab,就為設計神經網絡提供了一個更好的方法。設計神經網絡是一個極端試錯的任務,困難且耗時。但是高斯過程和貝葉斯優化可以幫助自動完整這個任務。正如WhetLab的創始人、哈佛的計算機科學家Ryan Adams所說的,這家公司正使用“機器學習來改進機器學習”。

神經網絡會遇到“自信的錯誤”困擾,在識別不確定性時,這種優化可以幫助決絕問題。現在Adams已經離開Twitter加入Google Brain。

一些研究人員還認為,高斯過程的小數據能力,可以推進自主化AI方面發揮關鍵作用。“為了建立一個真正自主化的代理,它必須能夠快速適應環境”,AI創業公司Prowler的首席執行官Vishal Chatrath說,“這意味着從高效的從數據中學習”。

此外,Chatrath表示高斯過程很容易解釋,這個技術與神經網絡不同,它不受制於黑盒問題的束縛,如果發生問題,人們可以追蹤原因。

Prowler聘請了三位學者從事這方面的研究。這家公司正在搭建一套AI系統,可以從大型多人游戲和其他數字世界中學習無人駕駛技術。這是一個復雜的工作,但他們希望這能有助於在現實世界進行無人駕駛汽車的導航。

而亞馬遜最近也聘請了一位專門研究貝葉斯技術的AI研究院:謝菲爾德大學計算機科學家Neil Lawrence。《不要驚慌》,這是Lawrence最近發表的一篇博客,他在文中說“通過使用數學工具來應對新一波的深度學習,我們可以確保它們基本上是無害的”。


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