现在AI,大模型等各种时髦新潮词汇层出不穷,说起来都是与人工智能相关的,那人工智能,机器学习,深度学习到底具体是什么?它们之间有什么联系与区别?
1.基本概念
1.1人工智能(artificial intelligence)
人工智能是拟人,在已有的数据中找规律,对未知属性进行预测
| 机器 | 人 |
|---|---|
| 数据 | 经验 |
| 模型 | 某种规律(吃早餐时间,早上8:00,早上7:42,早上8:05) |
| 利用模型预测未来 | 前两天数据预判第三天是否早于或晚于8:00 |
人工智能的常见流程:
(数据)data -> (算法) Training -> ( 模型)Building a Model -> (预测) Predicting Outcome
| 阶段 | 大白话 | 本质 | 掌握 |
|---|---|---|---|
| 数据 | 学什么 | y=w*x+b 中的x和y | 数据预处理,特征工程 |
| 算法 | 怎么学 | 公式,网络拓扑结构 | 机器学习,深度学习等 |
| 模型 | 学到的规律 | 一些列公式函数封装好后,留出来的参数,具体调参数可控制结果 | 各种优化算法 |
| 预测 | 学以致用 | 传入新的x,计算出y | 模型压缩,模型上线 |
提高模型的准确率:
- 采集更多的数据
- 数据进行更好的处理
- 选择更好的算法
1.2机器学习(Machine Learning)
机器学习研究计算机如何通过数据自动改进算法性能,以获取新知识或技能,并重组已有知识结构。
其目标是:根据 已有数据构建系统,对未知进行泛化预测。
其学习类型,根据数据标签和任务目标,分为三类:
| 类型 | 特点 | 典型算法 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 监督学习 | 使用带标签的数据训练 | 决策树、SVM、神经网络 | 垃圾邮件分类,房价预测 |
| 无监督学习 | 无标签数据中发现有隐藏模式 | K-means、PCA | 客户细分、异常检测 |
| 强化学习 | 智能体通过环境交互获得奖励/惩罚,学习最优策略 | Q-learning、深度强化学习、 | 游戏AI、机器人控制 |
1.3深度学习(Deap Learning)
深度学习是机器学习的一个分支,专注于用多层神经网络结构来模拟人脑的神经元连接,实现从原始数据中自动学习多层次特征表示的技术。
- 本质与目标:深度学习通过多层非线性变换,从低层原始数据(如像素、音频波形)逐步提取高层抽象特征(如物体轮扣、语义概念),最终完成分类、预测或生成任务。
- 技术基础:人工神经网络(ANN)
- 结构:有输入层,隐藏层和输出层组成,层间通过权重连接传递信息。
- 训练机制:使用反向传播算法优化权重,通过最小化预测误差(损失函数)调整参数。例如,输入一只羊的照片,网络输出“羊”的概率,并与真实标签对比计算误差。
- “深度”的含义:指网络中隐藏层的数量(通常>=5层),更深的网络(隐藏层的数量)能学习更复杂的特征。
其核心模型和技术分类:
| 类型 | 典型模型 | 特点 | 应用场景 |
|---|---|---|---|
| 监督学习 | 卷积神经网络(CNN) | 处理图像、视频,通过卷积核提取空间特征 | 人脸识别 |
| 循环神经网络(RNN/LSTM) | 处理时序数据,记忆历史信息 | 如语言翻译、语音识别 | |
| 无监督学习 | 自编码器(Autoencoder) | 压缩数据或者异常检测 | 降维、异常检测 |
| 生成对抗网络(GAN) | 生成逼真数据,由生成器和判别器对抗训练 | 伪造人脸、补全壁画 | |
| 强化学习 | 深度Q网络(DQN) | 智能体通过环境反馈学习最优策略 | AlphaGo自我对弈优化决策 |
2.联系与区别
2.1联系
人工智能(AI)->广义概念,模拟人类智能的技术。
机器学习(ML)->人工智能的核心实现路径,依赖数据驱动学习
深度学习(DL)->深度学习是机器学习的子集,使用多层神经网络处理复杂数据
三者的关系是,
人工智能(AI) │ └── 机器学习(ML) │ └── 深度学习(DL)2.2区别
| 特征 | 传统机器学习 | 深度学习 |
|---|---|---|
| 特征处理 | 依赖人工特征工程(如手动提取图像边缘) | 自动从原始数据提取特征(端到端学习) |
| 数据需求 | 中小规模数据(千至百万样本) | 海量数据(百万到是十亿样本) |
| 计算资源 | CPU即可训练,资源消耗低 | 依赖GPU/TPU,计算成本高 |
| 可解释性 | 较高(如决策树规则可溯源) | 低(“黑箱”模型,特征抽象难解释) |
| 典型应用场景 | 结构化数据(表格、数值) | 非结构化处理(图像、语音、 |
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