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人工智能的A到Z

二师兄talks 2024-04-17
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人工智能素养(AI Literacy)系列文章,可以帮助孩子培养批判性思维(Critical thinking)能力,并教会他们如何利用AI来进行生活应用。对于父母想教导孩子有关 AI 知识,和准备 AI 课程计划的 K-12 老师来说,这将是一个提供大家方便上手的学习资源。

CodingLab 将推出一系列有关 AI 素养的文章及教材,它将包括如何动手 AI 实验、学习 AI 课程、了解 AI 道德及破除 AI 神话。这一篇将带大家认识常见的AI术语及简单观念,就让我们认识人工智能的A到Z吧!。

A

Artificial intelligence 人工智能 — AI 其实就是会思考、推理、具有学习能力的计算机程序

创造出与我们人类一样能够思考、推理和学习能力的机器,这就是人工智能。

现今的 AI 系统能够在许多任务上展现非常好的效能,取得如此巨大新技术的跃进,主要是机器能从大量数据中学习。

人工智能已经从实验室中的研究开始转移到现实世界里的应用,并且影响着我们的生活,而我们与下一代正处在人工智能时代。

B

Bias 偏见 — 不完整的数据将会导致 AI 产生偏见

数据是 AI 系统学习时的重要来源,由于我们每个人都可能会带着自己的偏见,因此当提供给 AI 学习数据不够全面时,AI 将会形成偏见 (Bias),例如脸部辨识软件可能会将黑人分类错误,或无法正确识别女性。

要开发一个适合所有人的 AI 是不容易的,因为偏见 (Bias)会使其充满挑战,

而各方技术专家将会面对这些不断加大的挑战并解决它们。

C

Chatbots 聊天机器人 —AI 可以与人类进行自然交谈

透过两个 AI 的技术 (自然语言处理和自然语言生成) ,让机器与人类可以自然的对话。

这些应用已经出现在一些客户服务页面和网站上,提供对话、建议以及陪伴等服务。

D

Datasets 数据集 -透过数据及资讯让 AI 了解这个世界

数据集是用于训练 AI 的大量数据资料。

就像是儿童通过范例在进行学习一样,电脑也是如此。由于电脑是以通过数据集来做为学习过程的基础,因此 AI 团队必须仔细考虑他们选择用来训练 AI 的数据。

由于数据集存在一定的规模和复杂性,所以 AI 团队会经常借由共享数据集,来达到协作和彼此研究更加容易。

E

Ethics 道德 -指导如何构建 AI 的发展方式及使用准则

就像指导社会的道德和法律一样,道德准则将有助于塑造 AI 的发展方式。

社会不仅要考虑到如何使用 AI 技术来解决问题,还必须同时考虑被滥用的可能性,而透过 AI 行为准则将可以帮助防止这种情况的发生。

AI 带来了各种道德考量(无论是自驾车或医疗照护),因此发展各类 AI 应用项目的企业,必须不断研究属于他们的道德框架,并建构负责任的 AI。

F

Fakes 伪造 -使用 AI 技术制作出假的图像、影片、音乐及声音

以人工智能为基础的深伪技术(Deepfake),可产生超逼真的图像、语音、音乐和视频,呈现出实际上没有发生或存在的事物。

我们正处在可以创建逼真图像,或以完美音调方式复制某人声音的时代,如果使用不当,它们可能会产生对社会不好的错误讯息,例如假新闻可能严重损害公众的知识和信任。

因此,随着伪造的技术变得越来越复杂,在试图弄清楚真假之间,检测伪造的方法和技术亦必须保持稳定的发展,更重要的是要教导这一代小朋友这个事实。

G

GANs 生成对抗网络 -通过相互竞争来学习的两个 AI 系统

生成对抗网络(GANs)是一种神经网络,基本上是由两个相互竞争的神经网络模型(生成器及判别器)组成,生成器的任务是产生看起来很'自然'的图像,而判别器的任务则是判断图像是否看起来很'自然'。

例如原论文中以警察跟罪犯的关系为类比,罪犯会不断制造假钞(生成器)来欺骗警察的眼睛(判别器),假钞每被识破一次,罪犯就会重新调整制造假钞的技术,久而久之多次攻防之后,罪犯就有办法做出足以骗过一般警察的假钞。

GANs技术常用来产生以假乱真的图片,而它的应用范围正不断地大幅增加,有兴趣的同学可以多接触。

H

Human-in-the-loop 人机共生 -指导 AI 系统学习的人

人机共生(Human-in-the-loop, HITL)主要在训练、测试或调试 AI 系统时,帮助产生更可靠结果的人,因为在建立 AI 的过程中,会有机器无法解决的问题,而需要人为干预所产生的过程,透过连续的反馈循环,使算法每次都能获得更好的结果。

例如在 AI for Oceans 的学习中,教导识别海洋生物的 AI 系统可能会学会将章鱼与其他生物区分开来,但却难以分辨出具有相似形状和颜色的鱼类差异,在HITL当中人类则可以进行干预,教导此系统来区分要寻找的特征,并指导其找到更准确的答案。

目前有许多公司为 HITL 人工智能提供广泛的服务,包括用于 AI 开发的文字、视频、数据和影像注释等服务。

I

Image recognition 图像识别 -AI 系统利用相关技术学习“看”周围的世界

影像识别是让 AI 能够识别及分类我们周围环境中物体的技术。

影像识别系统或软件具有识别图像中之物体、人、位置及动作的能力,它使用具有人工智能的机器视觉技术和经过训练的算法,透过摄像机系统来识别图像,简单来说就是透过让机器「看」的技术,来代替人眼对目标进行辨识、跟踪和测量

拿着智能型手机透过影像辨识,对西班牙语的警告标志进行识别,并将文字翻译成英文或您熟悉的语言,其他用来识别地标及照片的技术也正在广泛应用中。

J

Job 未来工作 -AI 将改变未来工作的性质,并在工作领域上带来重大变动

尽管 AI 不会取代所有工作,但可以肯定的是 AI 会改变未来许多工作的性质。

AI 未来会取代许多工作的言论一直存在,也确实在许多场域做得比人类更好,就像是工业革命时期一样,许多工作在失去的同时,也将创造新的工作机会。

例如对新闻编辑室而言,AI可以减少记者要做的背景调查及分析的工作,让他们可以专注于自已最擅长的事情 —— 讲述世界上更具价值性的故事。

K

Knowledge 知识 -人工智能系统以与人类完全不同的方式来构建知识。

AI 系统获得的知识与人类长时间积累的复杂知识有很大不同。

人类是透过自动汲取以往的生活经验来对世界有所了解,但是 AI 系统并没有相同的背景知识及本能可以使用,而是必须明确教导 AI 如何利用组织过的数据,交叉利用并分析,来建立自己的经验。

AI 目前可以学到的知识有所限制,因为取决于 AI 设计团队所配置的数据参数,但未来的 AI 会以何种方式来呈现更接近人类知识,将是科学家更感兴趣的地方。

L

Language 自然语言 -自然语言处理是一种很吸引人的人机交互方式

利用口说和书写来做为沟通的能力,是人类彼此互动的特征之一。而让计算机拥有理解人类语言的能力,就是自然语言处理 (Natural Language Processing,NLP),同时也是 AI 的一部分。

自然语言处理(NLP)最终目的,是希望让 AI 能像人类一样成功地理解语言,不仅仅是单词的意思,还能包含它们上下文的含义。

Amazon 的 Alexa 以及 Apple 的 Siri 等智慧助理,都是使用 NLP 来了解我们的请求,并进而在生活上与我们智能互动。

M

Machine learning 机器学习 -机器学习是用数据或以往的经验,使AI系统能够提出自己的解决方案

机器学习是一门人工智能的科学,主要是设计和分析一些让计算机可以自动「学习」的算法,将其与结构化的数据配合使用,以完成任务而无需藉由编程告知如何执行。

人工智能是使机器模仿人类行为的技术,而机器学习则是用于实现人工智能的技术,机器(计算机)通过向它们馈送数据,并让它们自己学习一些技巧,而无需明确的编程即可学习,简而言之,机器学习是 AI 的精髓。

例如,传统编程中,如果您想教一台计算机来画猫,那么您必须详细解释画图过程,但透过机器学习,您可以为 AI 系统提供数千张猫图片来进行分析,它将会自己找出模式及特征,并帮助 AI 系统理解大量数据,且能快速,大规模地完成任务。

如果你是初学者,那你一定要试试看无代码机器学习的**AI Playground**,它将让你对机器学习有非常棒的体验及了解。

N

Neural networks 神经网络 -利用像大脑神经元运作的算法,创造像人类一样思考的机器

神经网络在处理讯息传递的方式,是以类似神经元在大脑内部的处理方式,透过神经元之间的连接运算,能够比传统系统处理更多复杂性的信息及细节。

因此计算机科学家希望建立一种大脑神经元运作的算法,虽无法像人类一样,对一些情境式的细节能进行关联,但可利用其擅长发现模式,加深对这些元素或信息之间的关系,来解决许多问题及挑战。

O

One Goal 一个目标 -当今世界上的 AI 系统是专注于较为局限的单一学习任务

现在的 AI 系统专注于完成一个目标,例如自动驾驶汽车的目标是从 A 到 B,而 AlphaGo 是以提高胜率为唯一目标 。

但随着 AI 的发展,AI 系统未来是可以学习任何任务,并解决多个目标,同时将学习从一个领域应用于另一个领域,而不需要进行大量的重新培训,并像人类一样可以在不同任务之间无缝切换。

P

Prediction 预测 -AI系统经由历史数据集训练后, 预测事物发生的可能性

计算机科学家经常将AI系统的输出视为预测,即使它们与未来没有明显关系,例如 AI 系统会根据的您某些行为向您推荐一本书或电影,那就是一种预测。

这些AI预测系统在现今生活当中无所不在,从您的观看记录(例如 YouTube或Netflix)来建议您喜欢的电影或视频,到根据以往的天气模式来提高天气预报的准确性。

这些都是运用到 AI 的预测技术,来帮助人们进行日常的许多决策。

Q

Quantum computing 量子计算 -以完全不同方式来处理信息的下一代计算机

量子计算会使用量子力学原理来处理信息,所需的方法与传统运算不同。

执行许多计算将大大缩短处理时间,例如以目前最快的超级计算机若需花费数千年时间执行的任务,量子计算机可以使 AI 系统在几秒钟内就完成它

这将使得机器学习需要大量数据及快速处理能力,大大跃进了许多。许多研究人员将它们整合在一起,希望能实现所谓的量子优势,并以此更快地计算出复杂的算法,这也将会是未来AI领域的大改变。

R

Robotics 机器人学 -对可自动执行任务的机器所做相关研究

以往机器人被设计来执行一些基本活动,并用来减轻人们的工作量,现在 AI 的技术可使机器人执行许多新任务。

多年来在各方努力下,具有基本AI功能的机器人已成为我们生活中的一部分,从电梯到洗衣机,从自动吸尘器到工厂生产线上的巨型机械手臂,机器人已经跟我们的生活密不可分。

具有AI技术的机器人,不仅降低人类工作量,也能够及时分析和导航以前不容易自动化的一些任务,而许多科学家们也正在努力利用AI来帮助创造更强大、更有用及更具目的性的机器人。

S

Speech recognition 语音识别 -帮助 AI 理解人类语音的技术

语音识别初期的目标,是希望电脑能自动将人类的语音内容转换为相应的文字。

当机器可以识别语音时,并不意味着可以像人类那样理解语音的意思,例如句子若杂乱无章,人们也可以理解大概意思,但机器很难做到。

自然语言处理(NLP)是语音识别的最新发展技术,它使AI能够利用语法规则来分析语音,便于理解人们复杂的说话方式。这些技术还在不断发展,不仅可理解我们所说内容,还可以理解我们意思。

T

Turing test 图灵测试 -看机器是否可以表现出跟人类相同智力的著名测试

由计算机科学家艾伦·图灵(Alan Turing,1950)提出的测试,目的是用来测试“机器会思考吗?”,

测试的前提很简单:如果一个人可以进行五分钟的交谈,而没有发现正在和机器说话,那么计算机就算通过测试。

许多AI设计团队,希望能够设计出可以用更自然、更像人类的方式进行互动的计算机系统。

U

Uses 用途 -AI 在这个世界上有那些用途呢

AI 正快速走出实验室的研究,而进入到您我生活的许多应用当中。

AI 可以及时查看全市的交通状况,来帮助人们有效的规划工作路线。AI 也可以交叉使用大量的数据来帮助农民发现农作物问题。在医学上,AI 也可以帮助医生提早查看出病人可能的潜在问题。

这些 AI 系统解决生活上的许多问题,也开辟了许多新应用途径。但最终 AI 如何应用和使用,还是取决于人们决定如何使用它。

V

Virtual assistants 虚拟助理 -以AI为驱动基础,来帮助人们执行任务的应用程序

虚拟助理是AI蛮普遍的一个应用,它可以根据命令或问题来协助人们完成工作。

像是Apple Siri或Amazon Alexa,功能与运用都快速扩张。

在 AI 技术的支持下,虚拟助理用来理解问题上下文关系,可创造出人类与机器之间更自然的对话。

W

Watson 华生 -第一个在电视问答节目中击败人类的AI系统

IBM在2011年创建了 Watson,它是一个能够使用自然语言来回答问题的人工智能系统。它的答案是基于数百万本书的资料(包含百科全书、字典等等),它必须有几项事情需要处理,例如听懂人类的语意、快速且正确地找到答案、清楚说出答案。

程序员必须不断的训练它,一旦节目主持人用程序员未曾想到的句子结构提出问题时,华生将会感到困惑,因为华生缺乏人类自然而然的对话环境,使得它很难理解一些问题。

因此当今的“自然语言系统”的构建方式就是希望能改善这些问题,让机器在未来可以更了解人类语意,并且更自然对话。

X

X-ray X光 -AI 可以帮助医生分析X光片并快速地诊断患者问题

许多放射科医生会使用AI技术的工具,希望能更快速且准确地发现异常并诊断人们的疾病。

AI可以在及短时间内运行详细的检查过程,帮助医生能够更快地进行全面的检查。

有些医生会希望利用人类与机器智能的结合,来增强对医疗保健的方法。

Y

You 您 -为了让 AI 了解这个世界,AI 需要更了解“您”

您可以为 AI 系统提供世界上所有的数据(虽然很难),但它仍然不能理解地球上的每个人,因为您不可能教机器,人类所要理解的复杂性。

目前的 AI 技术是由人类训练及指导而来,包括从开发它们的编程人员到使用它们的个人。每个人都应该可以选择自己与 AI 系统互动的方式,以及需要共享哪些信息,也就是您可以让 AI 有多少程度地了解“您”。

Z

Zeros & ones 0 与 1 -0和1是计算机的基本语言,也称为“二进制码”

0和1是计算机的基本语言,也是 AI 系统处理信息的方式。

01000001 01001001 对您来说可能看不出来是什么字,但是电脑认得此二进制码是“ AI ”

处理二进制信息的方法可能在 AI 发展上有局限性,因为目前 AI 系统需要处理大量数据来强化对人类世界的了解。

随着计算机的运算能力变得越来越强大,逐渐发展成为超级计算机和量子计算机时,将使得 AI 系统变得更加复杂与多变。









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