翻译过来就是:“一个电脑程序要达成目标(T),如果电脑获取的关于T的经验(E)越多就表现(P)得越好,那么我们就可以说这个程序‘学习’了关于T的经验。”
简单来说,就是解释什么叫“机器的学习”,如果输入的经验越多表现的越好,这就叫“学习”嘛。
这个so easy,我也不想多解释了。我们高中都做过这样的题目,给你一堆点,你做出一条直线尽可能去拟合样本点,那这个直线就是你“学习”出来的,然后就可以用这个直线.风暴预测系统:
我们首先浏览所有的历史风暴数据,从这些大量的数据中学习出某些“模式”,这些“模式”包含了具体的哪些条件可以导致风暴。
比如我们也许能够最终靠学习历史数据发现:温度超过40度,湿度在80-100之间,就易发生风暴。种种类似的模式。
这里注意了!“温度”、“湿度”等等指标,就是机器学习中的“特征”,而这些特征都是人工设置好的!就是说,我们在做这样一个预测系统的时候,首先由专家通过一系列分析哪些“特征”是重要的,然后机器就通过一系列分析历史数据中的这些特征的数据,来找到相应的模式,也就是怎样的特征的组合会导致怎样的结果。
我试着翻译一下:深度学习是一种特殊的机器学习,它能够得到高性能也十分灵活。它可以用概念组成的网状层级结构来表示这样一个世界,每一个概念更简单的概念相连,抽象的概念通过没那么抽象的概念计算。(有没有大佬帮忙指正一下?)
我们从一个简单的例子来看看我们认知层面上是如何区分物体的。比如我们要区分下面的形状,那个是圆的那个是方的:
我们的眼睛第一件要做的事情,就是看看这个形状有没有4条边。如果有的线条边是不是连在一起,是不是等长的,是不是相连的互相垂直。如果满足上面这些条件,那么我们大家可以判断,是一个正方形。
从上面的过程能够准确的看出,我们把一个复杂的抽象的问题(形状),分解成简单的、不那么抽象的任务(边、角、长度...)。深度学习从很大程度上就是做这个工作,把复杂任务层层分解成一个个小任务。
如果是传统机器学习的方法,我们会首先定义一些特征,如有没有胡须,耳朵、鼻子、嘴巴的模样等等。总之,我们第一步要确定相应的“面部特征”作为我们的机器学习的特征,以此来对我们的对象进行分类识别。
而现在,深度学习的方法则更进一步。深度学习自动地找出这个分类问题所需要的重要特征!而传统机器学习则要求我们人工地给出特征!
2然后根据上一步找出的很多小元素(边、角等)构建层级网络,找出它们之间的各种组合;
这里我没找到猫和狗的神经网络图片,倒是看到人像识别的一个示意图,觉得挺好的:
能够正常的看到4层,输入的是Raw Data,就是原始数据,这个机器没法理解。于是,深度学习首先尽可能找到与这个头像相关的各种边,这些边就是底层的特征(Low-level features),这就是上面写的第一步;然后下一步,对这些底层特征进行组合,就可以看到有鼻子、眼睛、耳朵等等,它们就是中间层特征(Mid-level features),这就是上面写的第二步;最后,我们队鼻子眼睛耳朵等进行组合,就可以组成各种各样的头像了,也就是高层特征(High-level features)这样一个时间段就可以识别出或者分类出各种人的头像了。
上面我们大概了解了机器学习和深度学习的工作原理,下面我们从几个重要的方面来对比两种技术。
可以发现,深度学习适合处理大数据,而数据量比较小的时候,用传统机器学习方法也许更合适。
深度学习十分地依赖于高端的硬件设施,因为计算量实在太大了!深度学习中涉及很多的矩阵运算,因此很多深度学习都要求有GPU参与运算,因为GPU就是专门为矩阵运算而设计的。相反,普通的机器学习随便给一台破电脑就可以跑。
特征工程就是前面的案例里面讲过的,我们在训练一个模型的时候,需要首先确定有哪些特征。
在机器学习方法中,几乎所有的特征都一定要通过行业专家在确定,然后手工就特征进行编码。
然而深度学习算法试图自己从数据中学习特征。这也是深度学习十分引人注目的一点,毕竟特征工程是一项十分繁琐、耗费很多人力物力的工作,深度学习的出现大幅度减少了发现特征的成本。
在解决问题时,传统机器学习算法通常先把问题分成几块,一个个地解决好之后,再重新组合起来。但是深度学习则是一次性地、端到端地解决。如下面这个物体识别的例子:
如果任务是要识别出图片上有哪些物体,找出它们的位置。那么传统机器学习的做法是把问题分为两步:发现物体 和 识别物体。首先,我们有几个物体边缘的盒型检测算法,把所有可能的物体都框出来。然后,再使用物体识别算法,例如SVM在识别这些物体中分别是什么。
但是深度学习不同,给它一张图,它直接给出把对应的物体识别出来,同时还能标明对应物体的名字。这样就能做到实时的物体识别。例如YOLO net就可以在视频中实时识别:
深度学习需要花大量的时间来训练,因为有太多的参数需要去学习。顶级的深度学习算法ResNet需要花两周的时间训练。但是机器学习一般几秒钟最多几小时就可以训练好。
但是深度学习花费这么大力气训练处模型必然不会白费力气的,优势就在于它模型一旦训练好,在预测任务上面就运行很快。这才能做到我们上面看到的视频中实时物体检测。
最后一点,也是深度学习一个缺点。其实也说不上是缺点吧,那就是深度学习很多时候我们难以理解。一个深层的神经网络,每一层都代表一个特征,而层数多了,我们也许根本就不明白他们代表的啥特征,我们就没法把训练出来的模型用于对预测任务进行解释。例如,我们用深度学习方法来批改论文,也许我们训练出来的模型对论文评分都十分的准确,但是我们没办法理解模型到底是啥规则,这样的话,那些拿了低分的同学找你质问“凭啥我的分这么低啊?!”,你也哑口无言····因为深度学习模型太复杂,内部的规则很难理解。
但是机器学习不一样,比如决策树算法,就可以明确地把规则给你列出来,每一个规则,每一个特征,你都可以理解。
但是这不是深度学习的错,只能说它太牛逼了,人类还不够聪明,理解不了深度学习的内部的特征。
以上就是有关于机器学习和深度学习的联系和区别了。首先说说感受吧,感觉很多国外的文章,尤其是这样的类似科普文章写的真心棒!很好理解,而且解释的非常详细,这是很多国内博客所不能比的。所以建议我们大家有问题能多搜搜国外的文章读一读,而且其实英文也用的很简单。
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