هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق اصطلاحات مترادف نیستند؛ بلکه رابطه سلسله‌مراتبی و تفاوت‌های مشخصی دارند.

در عصر فناوری امروز، اصطلاحات هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق روز به روز رایج‌تر می‌شوند. بسیاری از افراد حتی این اصطلاحات را به جای هم به کار می‌برند، اما در واقع این‌ها سه مفهوم مرتبط اما متمایز هستند.

برای مثال، وقتی AlphaGo گوگل در سال ۲۰۱۶ قهرمان بازی گو، لی سدول را شکست داد، رسانه‌ها بین استفاده از اصطلاحات هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای توصیف این پیروزی جابجا شدند. در واقع، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق همگی در موفقیت AlphaGo نقش داشتند، اما یکسان نیستند.

این مقاله به شما کمک می‌کند تا تفاوت‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق و همچنین روابط آن‌ها را به وضوح درک کنید. بیایید جزئیات را با INVIAI بررسی کنیم!

هوش مصنوعی (AI) چیست؟

هوش مصنوعی (AI) حوزه‌ای گسترده در علوم کامپیوتر است که بر ایجاد سیستم‌هایی تمرکز دارد که بتوانند هوش و عملکردهای شناختی انسان را شبیه‌سازی کنند.

به عبارت دیگر، هوش مصنوعی شامل تمام تکنیک‌هایی است که به کامپیوترها امکان می‌دهد کارهایی را انجام دهند که معمولاً نیاز به هوش انسانی دارند، مانند حل مسئله، تصمیم‌گیری، درک محیط، فهم زبان و غیره. هوش مصنوعی محدود به روش‌های یادگیری مبتنی بر داده نیست بلکه شامل سیستم‌های مبتنی بر قوانین یا دانش برنامه‌ریزی شده توسط انسان‌ها نیز می‌شود.

نکته کلیدی: هوش مصنوعی گسترده‌ترین مفهوم است که هم سیستم‌های مبتنی بر قوانین و هم رویکردهای مبتنی بر یادگیری را در بر می‌گیرد. همه سیستم‌های هوش مصنوعی از یادگیری ماشین استفاده نمی‌کنند.

دسته‌بندی‌های هوش مصنوعی

هوش مصنوعی محدود (ضعیف)

هوش مصنوعی با دامنه محدود که در یک وظیفه خاص مهارت دارد (مثلاً بازی شطرنج، تشخیص چهره). بیشتر سیستم‌های هوش مصنوعی امروزی در این دسته قرار می‌گیرند.

هوش مصنوعی عمومی (قوی)

هوش مصنوعی که قادر به درک و انجام هر وظیفه فکری است که یک انسان می‌تواند انجام دهد. این هدفی آینده‌نگر است و هنوز در واقعیت وجود ندارد.
بیشتر درباره اصول هوش مصنوعی بیاموزید
هوش مصنوعی چیست
تصویرسازی مفهوم هوش مصنوعی

یادگیری ماشین چیست؟

یادگیری ماشین (ML) زیرمجموعه‌ای از هوش مصنوعی است که بر توسعه الگوریتم‌ها و مدل‌های آماری تمرکز دارد که به کامپیوترها امکان می‌دهد از داده‌ها بیاموزند و به تدریج دقت خود را بدون برنامه‌نویسی صریح مرحله به مرحله بهبود دهند. به جای اینکه انسان‌ها همه دستورالعمل‌ها را بنویسند، الگوریتم‌های یادگیری ماشین داده‌های ورودی را تحلیل می‌کنند تا الگوها را استخراج کرده و هنگام مواجهه با داده‌های جدید پیش‌بینی یا تصمیم‌گیری کنند.

رشته‌ای که به کامپیوترها توانایی یادگیری بدون برنامه‌نویسی صریح می‌دهد.

— آرتور ساموئل، ۱۹۵۹

انواع یادگیری ماشین

یادگیری نظارت‌شده

مدل‌هایی که روی داده‌های برچسب‌خورده آموزش دیده‌اند که پاسخ‌های صحیح آن‌ها مشخص است.

  • پیش‌بینی قیمت خانه
  • تشخیص ایمیل‌های اسپم
  • تشخیص پزشکی

یادگیری بدون نظارت

مدل‌هایی که ساختارها یا گروه‌هایی را در داده‌های بدون برچسب و بدون دسته‌بندی‌های از پیش تعریف شده پیدا می‌کنند.

  • تقسیم‌بندی مشتریان
  • تشخیص ناهنجاری
  • کشف الگو

یادگیری تقویتی

مدل‌هایی که با محیط تعامل دارند و از طریق پاداش یا تنبیه رفتارها را یاد می‌گیرند.

  • هوش مصنوعی بازی
  • کنترل رباتیک
  • بهینه‌سازی منابع
نکته مهم: همه سیستم‌های هوش مصنوعی یادگیری ماشین نیستند، اما همه الگوریتم‌های یادگیری ماشین زیرمجموعه هوش مصنوعی هستند. هوش مصنوعی گسترده‌تر از یادگیری ماشین است – مانند اینکه همه مربع‌ها مستطیل هستند، اما همه مستطیل‌ها مربع نیستند.
یادگیری ماشین
فرآیند و روند یادگیری ماشین

یادگیری عمیق چیست؟

یادگیری عمیق (DL) شاخه تخصصی از یادگیری ماشین است که از شبکه‌های عصبی مصنوعی چندلایه برای یادگیری از داده‌ها استفاده می‌کند.

اصطلاح «عمیق» به شبکه‌هایی با لایه‌های پنهان متعدد (معمولاً بیش از سه) اشاره دارد – این ساختار چندلایه به مدل اجازه می‌دهد ویژگی‌های پیچیده را در سطوح بالای انتزاع یاد بگیرد. یادگیری عمیق از عملکرد مغز انسان الهام گرفته است، با «نورون‌های» مصنوعی متصل که شبکه‌های عصبی زیستی را شبیه‌سازی می‌کنند.

استخراج خودکار ویژگی‌ها

مدل‌های یادگیری عمیق می‌توانند الگوها و ویژگی‌های مهم را بدون نیاز به ارائه ویژگی‌های از پیش تعریف شده توسط انسان کشف کنند، که این امر آن‌ها را برای داده‌های پیچیده بسیار مؤثر می‌سازد.

معماری چندلایه

شبکه‌هایی با چندین لایه پنهان می‌توانند نمایش‌های سلسله‌مراتبی یاد بگیرند، از ویژگی‌های ساده در لایه‌های اولیه تا الگوهای پیچیده در لایه‌های عمیق‌تر.

نیازمندی‌ها در مقابل مزایا

نیازمندی‌ها

آنچه یادگیری عمیق نیاز دارد

  • مجموعه داده‌های بسیار بزرگ (میلیون‌ها نمونه)
  • منابع محاسباتی قدرتمند (GPU، TPU)
  • زمان آموزش طولانی (ساعت‌ها تا روزها)
  • هزینه‌های زیرساختی بالاتر
مزایا

آنچه در ازای آن دریافت می‌کنید

  • دقت برتر در وظایف پیچیده
  • تشخیص تصویر و گفتار عالی
  • پردازش پیشرفته زبان طبیعی
  • عملکرد در سطح یا بهتر از انسان
یادگیری عمیق
معماری شبکه عصبی یادگیری عمیق

رابطه بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

درک رابطه سلسله‌مراتبی بین این فناوری‌ها حیاتی است: یادگیری عمیق ⊂ یادگیری ماشین ⊂ هوش مصنوعی. هوش مصنوعی گسترده‌ترین حوزه است، یادگیری ماشین زیرمجموعه هوش مصنوعی است و یادگیری عمیق بخشی از یادگیری ماشین است.

رابطه کلیدی: همه الگوریتم‌های یادگیری عمیق، الگوریتم‌های یادگیری ماشین هستند و همه روش‌های یادگیری ماشین متعلق به هوش مصنوعی‌اند. اما عکس این موضوع همیشه صادق نیست – همه سیستم‌های هوش مصنوعی از یادگیری ماشین استفاده نمی‌کنند.
1

هوش مصنوعی (گسترده‌ترین)

تمام تکنیک‌هایی که به ماشین‌ها امکان شبیه‌سازی هوش را می‌دهند، شامل سیستم‌های مبتنی بر قوانین و داده‌محور. مثال: برنامه شطرنجی که از الگوریتم‌های ثابت استفاده می‌کند، هوش مصنوعی است اما یادگیری ماشین نیست.

2

یادگیری ماشین (زیرمجموعه هوش مصنوعی)

روش‌های هوش مصنوعی مبتنی بر یادگیری ماشین از داده‌ها برای بهبود عملکرد استفاده می‌کنند. مثال: فیلترهای ایمیل اسپم که از الگوهای ایمیل‌های برچسب‌خورده یاد می‌گیرند.

3

یادگیری عمیق (زیرمجموعه یادگیری ماشین)

روش‌های یادگیری ماشین که از شبکه‌های عصبی چندلایه برای شناسایی الگوهای پیچیده استفاده می‌کنند. مثال: سیستم‌های تشخیص تصویر که به صورت خودکار ویژگی‌های بصری را یاد می‌گیرند.

رابطه بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق
رابطه سلسله‌مراتبی بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

تفاوت‌های اصلی بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

اگرچه رابطه سلسله‌مراتبی دارند، هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق تفاوت‌های واضحی در دامنه، عملکرد و نیازهای فنی دارند. بیایید تفاوت‌های کلیدی را بررسی کنیم:

دامنه و تعریف

  • هوش مصنوعی: مفهوم کلی شامل تمام روش‌هایی که به ماشین‌ها امکان شبیه‌سازی هوش را می‌دهد (هم مبتنی بر قوانین و هم داده‌محور)
  • یادگیری ماشین: محدود به روش‌های هوش مصنوعی مبتنی بر یادگیری از داده‌ها
  • یادگیری عمیق: محدودتر به یادگیری ماشین با استفاده از شبکه‌های عصبی چندلایه

یادگیری عمیق هم یادگیری ماشین است و هم هوش مصنوعی، اما هوش مصنوعی بسیار فراتر از رویکردهای مبتنی بر یادگیری است.

روش یادگیری و دخالت انسان

یادگیری ماشین سنتی

دخالت بالای انسان

  • مهندسان باید ویژگی‌ها را انتخاب کنند
  • استخراج دستی ویژگی‌ها لازم است
  • نیاز به تخصص حوزه دارد
  • مثال: تعریف اشکال، رنگ‌ها، لبه‌ها برای تشخیص تصویر
یادگیری عمیق

یادگیری خودکار ویژگی‌ها

  • استخراج خودکار ویژگی‌ها
  • یادگیری ویژگی‌ها در سطوح مختلف
  • کاهش دخالت انسان
  • مثال: کشف خودکار الگوهای بصری از تصاویر خام

نیازهای داده

یادگیری ماشین

  • عملکرد خوب با داده‌های متوسط
  • قابلیت کار با حجم داده کمتر
  • نیاز به داده‌های با کیفیت و تمیز
  • ویژگی‌ها باید به وضوح تعریف شوند

یادگیری عمیق

  • نیاز به مجموعه داده‌های بسیار بزرگ
  • میلیون‌ها نمونه لازم است
  • مثال: ده‌ها هزار ساعت برای تشخیص گفتار
  • مناسب برای سناریوهای داده‌های بزرگ
زمینه داده‌های بزرگ: بیش از ۸۰٪ داده‌های سازمانی ساختارنیافته (متن، تصویر، صدا) هستند که یادگیری عمیق برای پردازش این نوع اطلاعات بسیار ارزشمند است.

نیازهای زیرساخت محاسباتی

جنبه یادگیری ماشین یادگیری عمیق
سخت‌افزار CPU کافی است نیاز به GPU/TPU دارد
زمان آموزش دقیقه تا ساعت ساعت تا روز
زیرساخت کامپیوترهای شخصی کافی است نیاز به خوشه‌های پردازشی قدرتمند دارد
هزینه کم تا متوسط بالا
مقیاس‌پذیری محدود به پیچیدگی الگوریتم بسیار مقیاس‌پذیر با منابع کافی

مدل‌های یادگیری عمیق نیازمند پشتیبانی GPU برای تسریع محاسبات ماتریسی موازی هستند، بنابراین سرمایه‌گذاری در زیرساخت اهمیت زیادی دارد.

عملکرد و دقت

  • هدف هوش مصنوعی: حل موفقیت‌آمیز وظیفه داده شده، نه لزوماً از طریق یادگیری از داده‌ها
  • هدف یادگیری ماشین: بهینه‌سازی دقت پیش‌بینی با یادگیری از داده‌های آموزشی
  • مزیت یادگیری عمیق: دستیابی به دقت بسیار بالا، فراتر از یادگیری ماشین سنتی با داده و قدرت محاسباتی کافی
دقت یادگیری عمیق (با داده کافی) بیش از ۹۵٪
دقت یادگیری ماشین سنتی ۷۵-۸۵٪
موازنه: یادگیری عمیق دقت بالاتری دارد اما هزینه‌های محاسباتی بیشتر و کاهش قابلیت توضیح مدل را به همراه دارد.
تفاوت‌های اصلی بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق
نمای کلی مقایسه‌ای ویژگی‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

کاربردهای مناسب

کاربردهای یادگیری ماشین

مناسب برای داده‌های ساختاریافته با پیچیدگی و حجم متوسط:

  • پیش‌بینی رفتار مشتری
  • تحلیل ریسک اعتباری
  • تشخیص تقلب
  • فیلتر اسپم
  • پیش‌بینی کسب‌وکار
  • سیستم‌های پیشنهاددهی

کاربردهای یادگیری عمیق

برتری در داده‌های غیرساختاریافته و شناسایی الگوهای پیچیده:

  • تشخیص تصویر و چهره
  • تشخیص و تولید گفتار
  • پردازش زبان طبیعی
  • رانندگی خودران
  • تحلیل تصاویر پزشکی
  • هوش مصنوعی مولد (ChatGPT، DALL-E)

کاربردهای عملی هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

برای درک بهتر تفاوت‌ها، بیایید نمونه‌های کاربردی هر فناوری را در سناریوهای واقعی بررسی کنیم:

کاربردهای هوش مصنوعی (AI)

هوش مصنوعی در بسیاری از سیستم‌های هوشمند اطراف ما حضور دارد، از الگوریتم‌های پیش‌بینی تا سیستم‌های خودران:

  • موتورهای جستجو: الگوریتم‌های پیش‌بینی گوگل برای تقاضای کاربران و درک پرس‌وجو
  • حمل‌ونقل: اپلیکیشن‌های تاکسی‌یابی مانند اوبر/گراب برای بهینه‌سازی مسیرها و قیمت‌گذاری
  • هوانوردی: سیستم‌های خلبان خودکار در هواپیماهای تجاری
  • بازی: دیپ بلو در شطرنج، AlphaGo در بازی گو
  • توسعه بازی: هوش مصنوعی کنترل‌کننده شخصیت‌های غیرقابل بازی (NPC) با استفاده از سیستم‌های مبتنی بر قوانین
توجه: برخی سیستم‌های هوش مصنوعی ممکن است از یادگیری ماشین استفاده نکنند. برای مثال، هوش مصنوعی کنترل‌کننده شخصیت‌های بازی ممکن است فقط به قوانین ثابت برنامه‌نویسی شده توسط توسعه‌دهندگان متکی باشد.

کاربردهای یادگیری ماشین

یادگیری ماشین در بسیاری از حوزه‌ها به ویژه جایی که شناسایی الگو و پیش‌بینی ارزشمند است، به طور گسترده به کار می‌رود:

دستیارهای مجازی

سیری، الکسا، گوگل اسیستنت از داده‌های کاربران برای درک دستورات و پاسخ مناسب یاد می‌گیرند.

سیستم‌های امنیتی

فیلترهای ایمیل اسپم و نرم‌افزارهای تشخیص بدافزار از الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای شناسایی تهدیدات بر اساس الگوهای یادگرفته شده استفاده می‌کنند.

تحلیل کسب‌وکار

پیش‌بینی، تحلیل ریسک مالی و پیش‌بینی رفتار مشتری برای تصمیم‌گیری استراتژیک.

سیستم‌های پیشنهاددهی

پیشنهاد فیلم در نتفلیکس، پیشنهاد محصول در آمازون، ارائه محتوای شخصی‌سازی شده.

کاربردهای یادگیری عمیق

یادگیری عمیق پایه پیشرفت‌های اخیر در هوش مصنوعی است، به ویژه در حوزه‌هایی که نیاز به شناسایی الگوهای پیچیده دارند:

تشخیص گفتار

تبدیل گفتار به متن، قدرت‌بخشی به دستیارهای مجازی با درک زبان طبیعی.

بینایی کامپیوتری

شناسایی اشیاء، تشخیص چهره، تحلیل تصاویر پزشکی با دقت بالا.

وسایل نقلیه خودران

خودروهای خودران که ویدئو و داده‌های حسگر را به صورت لحظه‌ای برای تصمیم‌گیری ناوبری تحلیل می‌کنند.

پردازش زبان طبیعی

ترجمه ماشینی، تحلیل احساسات، تولید متن با درک زمینه‌ای.

هوش مصنوعی مولد

GPT-4 قدرت‌بخش ChatGPT، DALL-E خلق تصاویر، مدل‌های پایه تولید محتوای جدید.

تشخیص‌های پزشکی

تحلیل اسکن‌های پزشکی، پیش‌بینی نتایج بیماری، تسریع کشف دارو.

تأثیر پیشگامانه: مدل‌های یادگیری عمیق آموزش‌دیده روی مجموعه داده‌های عظیم می‌توانند ارزش‌آفرینی را چندین برابر روش‌های سنتی تسریع کنند، به ویژه در کاربردهای هوش مصنوعی مولد.
کاربردهای عملی هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق
کاربردهای دنیای واقعی در فناوری‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق

نکات کلیدی

درک تفاوت‌های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق برای اتخاذ تصمیمات آگاهانه فناوری و استفاده صحیح از اصطلاحات ضروری است.

هوش مصنوعی

تصویر کلی هوش ماشین، شامل تمام رویکردها برای شبیه‌سازی عملکردهای شناختی انسان – هم سیستم‌های مبتنی بر قوانین و هم مبتنی بر یادگیری.

یادگیری ماشین

زیرمجموعه قدرتمند هوش مصنوعی که به ماشین‌ها امکان یادگیری از داده‌ها و بهبود تدریجی می‌دهد، مناسب برای شناسایی الگو و پیش‌بینی.

یادگیری عمیق

نوآوری پیشرفته یادگیری ماشین با استفاده از شبکه‌های عصبی چندلایه که با داده‌های بزرگ عملکرد برتری ارائه می‌دهد و پیشرفت‌های امروزی هوش مصنوعی را هدایت می‌کند.
انتخاب رویکرد مناسب: گاهی یک مدل ساده یادگیری ماشین برای حل مسئله کافی است، اما چالش‌های پیچیده با داده‌های غیرساختاریافته نیازمند یادگیری عمیق است. درک این تفاوت‌ها به شما کمک می‌کند راه‌حل مناسب و مقرون‌به‌صرفه را انتخاب کنید.

در آینده، با رشد داده‌ها و افزایش تقاضاها، انتظار می‌رود یادگیری عمیق نقش کلیدی در پیشبرد نوآوری‌های جدید در حوزه هوش مصنوعی ایفا کند. هم‌افزایی این فناوری‌ها امکانات بی‌سابقه‌ای در صنایع مختلف ایجاد خواهد کرد.

نگاه به آینده: مرزهای بین هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق همچنان در حال تحول است. آگاهی از این تفاوت‌ها و کاربردهای عملی آن‌ها برای بهره‌برداری مؤثر از این فناوری‌ها در پروژه‌ها و مسیر شغلی شما حیاتی خواهد بود.
منابع خارجی
این مقاله با ارجاع به منابع خارجی زیر تهیه شده است.
96 مقالات
رزی ها نویسنده‌ای در Inviai است که تخصصش در به اشتراک‌گذاری دانش و راهکارهای هوش مصنوعی می‌باشد. با تجربه‌ای گسترده در پژوهش و کاربرد هوش مصنوعی در حوزه‌های مختلفی مانند کسب‌وکار، تولید محتوا و اتوماسیون، رزی ها مقالاتی ساده، کاربردی و الهام‌بخش ارائه می‌دهد. مأموریت رزی ها کمک به افراد برای بهره‌برداری مؤثر از هوش مصنوعی به منظور افزایش بهره‌وری و گسترش ظرفیت‌های خلاقیت است.
جستجو