[机器学习]浅谈人工智能--笔记

浅谈人工智能：现状、任务、构架与统一 | 正本清源

 2017-11-02 朱松纯（说明： 老板极力推荐我们阅读这篇综述性的文章，朱老师写的妙趣横生，几个触动点记录如下）

1.人工智能学科，归纳为六个，当成战国七雄，把其中2雄合并成（5）：

 （1）计算机视觉（暂且把模式识别，图像处理等问题归入其中）、 （2）自然语言理解与交流（暂且把语音识别、合成归入其中，包括对话）、 （3）认知与推理（包含各种物理和社会常识）、 （4）机器人学（机械、控制、设计、运动规划、任务规划等）、 （5）博弈与伦理（多代理人agents的交互、对抗与合作，机器人与社会融合等议题）。 --最小 （6）机器学习（各种统计的建模、分析工具和计算的方法）（我：研究生入学复试时，还问老师们人工智能、机器学习、数据挖掘有什么区别）
2.人工智能的概念人工智能的研究，简单来说，就是要通过智能的机器，延伸和增强（augment）人类在改造自然、治理社会的各项任务中的能力和效率，最终实现一个人与机器和谐共生共存的社会。这里说的智能机器，可以是一个虚拟的或者物理的机器人。 3.鹦鹉还是乌鸦
乌鸦给我们的启示，至少有三点：
其一、它是一个完全自主的智能。感知、认知、推理、学习、和执行， 它都有。 
其二、你说它有大数据学习吗？这个乌鸦有几百万人工标注好的训练数据给它学习吗？没有 
其三、乌鸦头有多大？不到人脑的1%大小。 功耗极低。
我们要寻找“乌鸦”模式的智能，而不要“鹦鹉”模式的智能。

4.学习的过程 
一、 外来的数据。
外部世界通过各种感知信号，传递到人脑，塑造我们的模型。数据来源于观察（observation）和实践（experimentation）。观察的数据一般用于学习各种统计模型，这种模型就是某种时间和空间的联合分布，也就是统计的关联与相关性。实践的数据用于学习各种因果模型，将行为与结果联系在一起。因果与统计相关是不同的概念。  
二、内在的任务。
这就是由内在的价值函数驱动的行为、以期达到某种目的。我们的价值函数是在生物进化过程中形成的。因为任务的不同，我们往往对环境中有些变量非常敏感，而对其它一些变量不关心。由此，形成不同的模型。
 机器人的脑、人脑都可以看成一个模型。任何一个模型由数据与任务来共同塑造。

同样是在概率统计的框架下，当前的很多深度学习方法，属于一个被我称作“大数据、小任务范式（big data for small task）”。
提倡的一个相反的思路：人工智能的发展，需要进入一个“小数据、大任务范式（small data for big tasks）”，要用大量任务、而不是大量数据来塑造智能系统和模型。我认为一个更合适的说法是“任务塑造了智能”。
 
5.机器学习
前面谈的五个领域，属于各个层面上的“问题领域”，叫Domains。我们努力把这些问题放在一个框架中来思考，寻求一个统一的表达与算法。而最后要介绍的机器学习，是研究解决“方法领域”（Methods），研究如何去拟合、获取上面的那些知识。
当前大家做的机器学习，其实是一个很狭义的定义，不代表整个的学习过程。
例如：定义一个损失函数loss function->你选择一个模型->你拿到大量数据并训练模型。这个过程没有因果，没有机器人行动，是纯粹的、被动的统计学习。
 
其实真正的学习是一个交互的过程。 
这个学习过程是建立在认知构架之上的，我把这种广义的学习称作通讯学习Communicative Learning。
这个通讯学习的构架里面，就包含了大量的学习模式，包括以下七种学习模式（每种学习模式其实对应与图中的某个或者几个箭头），这里面还有很多模式可以开发出来。
（1）被动统计学习passive statistical learning：上面刚刚谈到的、当前最流行的学习模式，用大数据拟合模型。
（2）主动学习active learning：学生可以问老师主动要数据，这个在机器学习里面也流行过。
（3）算法教学algorithmic teaching：老师主动跟踪学生的进展和能力，然后，设计例子来帮你学。这是成本比较高的、理想的优秀教师的教学方式。
 (4) 演示学习learning from demonstration：这是机器人学科里面常用的，就是手把手叫机器人做动作。一个变种是模仿学习immitation learning。
（5）感知因果学习perceptual causality：这是我发明的一种，就是通过观察别人行为的因果，而不需要去做实验验证，学习出来的因果模型，这在人类认知中十分普遍。
（6）因果学习causal learning：通过动手实验， 控制其它变量， 而得到更可靠的因果模型， 科学实验往往属于这一类。
（7）增强学习reinforcement learning：就是去学习决策函数与价值函数的一种方法。