无人驾驶,人工智能,无人不谈的“机器学习”

实现无人驾驶,人工智能不可或缺,而谈到人工智能,你一定听过机器学习和深度学习这两个词。

网上有很多关于探讨机器学习和深度学习的文章,要么晦涩难懂,要么零碎不系统,这里按照个人的理解进行一个总结,希望用白话的语言,解释清楚究竟什么机器学习。

无人驾驶,人工智能,无人不谈的“机器学习”

机器学习的基本步骤

让计算机来模拟人类学习,称为机器学习,英文名称为Machine Learning。

传统地我们让计算机工作,一般会输入一串程序和代码,计算机会根据程序计算出答案,也就是在传统的程序设计中,我们输入的是一串程序和需要根据这些程序进行处理的数据,系统输出的是答案;

而机器学习不同,我们输入的是历史数据和从这些数据预期得到的答案,系统输出的是一个模型,随后再利用这个模型,输入新的数据,再生成答案,如下图所示。

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机器学习与传统程序设计的逻辑结构

机器学习的基本步骤:录入数据,计算得到一个结果,与实际情况进行对比,如果发生错误,机器会优化模型,重新计算,新的结果再进行对比,不断重复,同时,错误将被机器记录下来,避免犯同样的错误。

从本质上来说,机器学习就是在错误中学习

举一个例子:

出生的婴儿学习走路,通过观察别的孩子或家长指导,先尝试某种姿势走路;如果姿势不正确,导致婴儿摔倒,婴儿会接着尝试不同的姿势,直到学会走路;婴儿每一次不同姿势,都在不断矫正先前错误,改进自己的行为。

在这个例子中,婴儿观察别的孩子或家长指导即录入数据,尝试姿势即模型,而摔倒即错误。

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机器学习本质:模拟人类

机器学习的思想并不复杂,仅仅是对人类学习过程的一个模拟,如图所示:

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机器学习与人类思考

我们在生活学习过程中,往往会积累很多“经验”,通常会将这些经验进行归纳,得到一个“规律”。

当遇到“新的问题”时,我们往往会使用这个规律,对未来出现的情况进行预测,从而指导我们的决策和行动。

同样的道理,机器学习中,首先需要的历史数据,对应“经验“;将这些数据提供给一个机器学习的算法,得到一个能反应输入与输出规律或者联系的“模型”,这个过程称为“训练”;

随着训练次数越来越多,模型越来越精确,这个时候新数据输入,就可以通过这个模型来预测了。

“训练”产生“模型”,“模型”用于“预测”。

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机器学习三大关键

由此可见,实现机器学习有几个关键点:

① 首先需要找到一个模型,可以用机器去表示出来,也就是怎么把现实生活中的问题,提炼成一个机器学习的问题,这需要对问题本身有深刻的洞察;

② 其次,可以获取到数据;

③ 在训练过程过程中,需要不断衡量错误的大小,判断模型预测的结果与真实值之间的差异,优化模型,让错误越来越小;

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机器学习四大分类

一般机器学习可以分为四大类:监督学习、无监督学习、强化学习、迁移学习。

这里用通俗的语言进行解释:

① 监督学习:让机器做一堆选择题,我们同时提供标准答案,机器努力训练模型,希望预测的答案与提供的标准答案是一致;

② 无监督学习:让机器做一堆选择题,但不提供标准答案,机器努力分析题目间的关系,对题目进行分类,机器也不知道标准答案是什么,但机器认为每一类别题答案是相同的;

③ 强化学习:让机器做一堆选择题,但不提供标准答案,但会有第三方老师判定机器做的对不对,对的越多,奖励越多;机器努力训练模型,希望预测的答案能够得到更多的奖励(达到目标得到正向反馈);

④ 迁移学习:把机器已经训练好的模型迁移到新模型来帮助新模型的训练;

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