谷歌人工智能專(zhuān)家：機(jī)器學(xué)習(xí)存在全新挑戰(zhàn)

今年8月，雷鋒網(wǎng)將在深圳舉辦盛況空前的“全球人工智能與機(jī)器人峰會(huì)”，屆時(shí)雷鋒網(wǎng)將發(fā)布“人工智能&機(jī)器人Top25創(chuàng)新企業(yè)榜”榜單。目前，我們正在拜訪人工智能、機(jī)器人領(lǐng)域的相關(guān)公司，從中篩選最終入選榜單的公司名單。

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谷歌研究（Google Research）主管、知名人工智能專(zhuān)家Peter Norvig最近在出席MIT的EmTech Digital大會(huì)時(shí)，發(fā)表了一些與主流人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)不同的觀點(diǎn)。他將機(jī)器學(xué)習(xí)和傳統(tǒng)軟件編程進(jìn)行了比較，強(qiáng)調(diào)我們所設(shè)計(jì)的機(jī)器學(xué)習(xí)，在系統(tǒng)調(diào)試和驗(yàn)證上存在全新挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)軟件編程使用的是基于布爾數(shù)學(xué)體系的邏輯，按照這種邏輯，可以測(cè)試確認(rèn)軟件是否符合其設(shè)計(jì)初衷，在過(guò)去的幾十年里，人們正是利用這一邏輯構(gòu)建了各種軟件調(diào)試工具和方法。

相比之下，機(jī)器學(xué)習(xí)更像是一個(gè)黑盒子編程方法，計(jì)算機(jī)程序自己有數(shù)據(jù)，自己可以生成概率邏輯，和基于傳統(tǒng)布爾數(shù)學(xué)邏輯的“true&false”測(cè)試調(diào)試方法來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)完成不同。

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對(duì)比傳統(tǒng)編程，Norvig歸納總結(jié)了機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證的情形：

“現(xiàn)在的問(wèn)題是，能夠擴(kuò)展應(yīng)用到整個(gè)人工智能行業(yè)的機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證方法，仍未成型。我們已經(jīng)在這方面做了很多努力，投入了時(shí)間；對(duì)于如何使之奏效，我們也有了一點(diǎn)眉目，但是，相比于普通軟件開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)，機(jī)器學(xué)習(xí)調(diào)試明顯還沒(méi)有達(dá)到預(yù)期。”

如果調(diào)試機(jī)器學(xué)習(xí)如此困難，為什么還要使用它呢？盡管機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證目前存在局限性，但是它在開(kāi)發(fā)速度上依然具有一定優(yōu)勢(shì)。針對(duì)某些特定問(wèn)題，比如語(yǔ)音識(shí)別或圖像分類(lèi)，復(fù)雜系統(tǒng)解決方案可以比傳統(tǒng)編程方法快一倍、兩倍、甚至三倍。舉個(gè)例子，芯片制造商N(yùn)vidia公司工程師對(duì)一款自動(dòng)駕駛汽車(chē)原型編寫(xiě)了100小時(shí)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)程序。應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)生產(chǎn)力對(duì)程序員來(lái)說(shuō)極具吸引力，他們需要使用它，要求全新的驗(yàn)證方法。

事實(shí)上，調(diào)試機(jī)器學(xué)習(xí)的出發(fā)點(diǎn)就是要區(qū)分相關(guān)問(wèn)題固有的風(fēng)險(xiǎn)和危害，以及來(lái)自于問(wèn)題發(fā)解決方案的技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)和危害。只有后者，也就是技術(shù)解決方案內(nèi)部固有的風(fēng)險(xiǎn)和危害能夠被控制。

非定常性條件影響了傳統(tǒng)編程和機(jī)器學(xué)習(xí)。所謂非定常性，就是指隨著時(shí)間的過(guò)去，條件發(fā)生了變化，一開(kāi)始，在相同條件下設(shè)計(jì)的系統(tǒng)非常有效，但慢慢地開(kāi)始逐漸表現(xiàn)不佳。在傳統(tǒng)編程中，當(dāng)要發(fā)布一個(gè)開(kāi)發(fā)新程序時(shí)，一般會(huì)先使用可驗(yàn)證的調(diào)試流程進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，之后才會(huì)正式發(fā)布。

但在機(jī)器學(xué)習(xí)中，似乎遺失了這種驗(yàn)證，因?yàn)?strong>機(jī)器學(xué)習(xí)并不適合傳統(tǒng)編程技術(shù)那套步進(jìn)式的流程：開(kāi)發(fā)、測(cè)試、最后發(fā)布。在機(jī)器學(xué)習(xí)里，會(huì)不斷生成數(shù)據(jù)，然后同時(shí)再被機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)不斷獲取，機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行再編程，繼而導(dǎo)致那種步進(jìn)式方法不能實(shí)行。

針對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)驗(yàn)證問(wèn)題，Norvig解釋了自己的想法。傳統(tǒng)測(cè)試套件認(rèn)定是基于“true”、“false”、以及“equal”這些條件判斷，而機(jī)器學(xué)習(xí)的測(cè)試認(rèn)定則應(yīng)該是根據(jù)評(píng)估測(cè)驗(yàn)，比如今天的試驗(yàn)結(jié)果90%不錯(cuò)，并且和昨天測(cè)試運(yùn)行的結(jié)果一致。

除了驗(yàn)證的問(wèn)題很麻煩以外，驗(yàn)證機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)產(chǎn)品所依據(jù)的事實(shí)很有可能是未知的，或者是主觀性很強(qiáng)的。設(shè)想一下，例如我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)來(lái)判斷下圖的這條裙子是金色搭配白色的，還是藍(lán)色和黑色的，這問(wèn)題連人類(lèi)之間都沒(méi)法達(dá)成一致。

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Norvig解釋說(shuō)：“對(duì)于一些問(wèn)題，我們根本不知道正確答案是什么。因此，你又怎么可能訓(xùn)練一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)算法判斷某些根本沒(méi)有答案的問(wèn)題呢？”在Norvig看來(lái)，讓機(jī)器學(xué)習(xí)尋求正確答案，只能依靠一種無(wú)偏見(jiàn)的方法，比如引入“陪審團(tuán)”機(jī)制。人類(lèi)生成數(shù)據(jù)去訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)，然而人類(lèi)本身就是具有偏見(jiàn)的，因此即便是在這種模式下，機(jī)器學(xué)習(xí)依然會(huì)存在一定偏見(jiàn)。要想匹配機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)是否符合它們的設(shè)計(jì)初衷，評(píng)估的方法必須要能夠識(shí)別并擯除偏見(jiàn)。

傳統(tǒng)軟件是模塊化的，每個(gè)模塊的輸入和輸出都是獨(dú)立的，因此很容易識(shí)別出哪個(gè)模塊是bug。然而在機(jī)器學(xué)習(xí)中，盡管系統(tǒng)是利用數(shù)據(jù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，但在系統(tǒng)內(nèi)部，任何bug都能會(huì)被復(fù)制，最終導(dǎo)致“牽一發(fā)而動(dòng)全身”。雖然我們可以使用一些技巧去理解機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)部有錯(cuò)誤，也有再訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的方法，但目前還沒(méi)有辦法能解決其中任何一個(gè)獨(dú)立問(wèn)題。

在Norvig看來(lái)，解決機(jī)器學(xué)習(xí)debug問(wèn)題需要一個(gè)更好的工具集，而整個(gè)工具集需要向前發(fā)展、更新。

VIA Net Work World

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