SI, uczenie maszynowe i uczenie głębokie
SI, uczenie maszynowe i uczenie głębokie to nie synonimy; mają hierarchiczny związek i wyraźne różnice.
W dzisiejszej erze technologicznej terminy SI, uczenie maszynowe i uczenie głębokie są coraz powszechniejsze. Wiele osób używa ich nawet zamiennie, ale w rzeczywistości są to trzy blisko powiązane, lecz odrębne pojęcia.
Na przykład, gdy w 2016 roku AlphaGo Google pokonał mistrza gry Go Lee Sedola, media na przemian używały terminów SI, uczenie maszynowe i uczenie głębokie do opisania tego zwycięstwa. W rzeczywistości SI, uczenie maszynowe i uczenie głębokie przyczyniły się do sukcesu AlphaGo, ale nie są tym samym.
Ten artykuł pomoże Ci jasno zrozumieć różnice między SI, uczeniem maszynowym i uczeniem głębokim oraz ich wzajemne relacje. Poznajmy szczegóły razem z INVIAI !
Czym jest sztuczna inteligencja (SI)?
Sztuczna inteligencja (SI) to szeroka dziedzina informatyki skupiająca się na tworzeniu systemów, które potrafią symulować ludzką inteligencję i funkcje poznawcze.
Innymi słowy, SI obejmuje wszystkie techniki umożliwiające komputerom wykonywanie zadań, które normalnie wymagają ludzkiej inteligencji, takich jak rozwiązywanie problemów, podejmowanie decyzji, percepcja otoczenia, rozumienie języka i inne. SI nie ogranicza się do metod opartych na uczeniu się z danych, ale obejmuje także systemy oparte na regułach lub wiedzy programowane przez ludzi.
Kategorie SI
Wąska SI (Słaba SI)
Ogólna SI (Silna SI)

Czym jest uczenie maszynowe?
Uczenie maszynowe (ML) to poddziedzina SI skupiająca się na opracowywaniu algorytmów i modeli statystycznych, które pozwalają komputerom uczyć się na podstawie danych i stopniowo poprawiać dokładność bez wyraźnego programowania krok po kroku. Zamiast tego, aby ludzie nie musieli pisać wszystkich instrukcji, algorytmy ML analizują dane wejściowe, aby wyodrębnić wzorce i podejmować przewidywania lub decyzje przy napotkaniu nowych danych.
Dziedzina nauki, która daje komputerom zdolność uczenia się bez wyraźnego programowania.
— Arthur Samuel, 1959
Rodzaje uczenia maszynowego
Uczenie nadzorowane
Modele trenowane na oznaczonych zbiorach danych, gdzie znane są poprawne odpowiedzi.
- Prognozowanie cen domów
- Wykrywanie spamu w e-mailach
- Diagnostyka medyczna
Uczenie nienadzorowane
Modele, które znajdują struktury lub grupy w nieoznaczonych danych bez zdefiniowanych kategorii.
- Segmentacja klientów
- Wykrywanie anomalii
- Odkrywanie wzorców
Uczenie ze wzmocnieniem
Modele, które wchodzą w interakcję ze środowiskiem i uczą się zachowań poprzez nagrody lub kary.
- Sztuczna inteligencja do gier
- Sterowanie robotyką
- Optymalizacja zasobów

Czym jest uczenie głębokie?
Uczenie głębokie (DL) to wyspecjalizowana gałąź uczenia maszynowego, która wykorzystuje wielowarstwowe sztuczne sieci neuronowe do uczenia się na podstawie danych.
Termin „głębokie” odnosi się do sieci z wieloma ukrytymi warstwami (zwykle więcej niż trzema) – ta wielowarstwowa struktura pozwala modelowi uczyć się złożonych cech na wysokich poziomach abstrakcji. Uczenie głębokie jest inspirowane funkcjonowaniem ludzkiego mózgu, z „neuronami” sztucznymi połączonymi tak, aby naśladować biologiczne sieci neuronowe.
Automatyczne wydobywanie cech
Wielowarstwowa architektura
Wymagania a korzyści
Czego potrzebuje uczenie głębokie
- Bardzo duże zbiory danych (miliony próbek)
- Potężne zasoby obliczeniowe (GPU, TPU)
- Długi czas treningu (od godzin do dni)
- Wyższe koszty infrastruktury
Co zyskujesz w zamian
- Wyższą dokładność w złożonych zadaniach
- Doskonałe rozpoznawanie obrazów i mowy
- Zaawansowane przetwarzanie języka naturalnego
- Wydajność na poziomie ludzkim lub lepsza

Relacje między SI, ML i uczeniem głębokim
Zrozumienie hierarchicznych relacji między tymi technologiami jest kluczowe: Uczenie głębokie ⊂ uczenie maszynowe ⊂ SI. SI to najszersza dziedzina, uczenie maszynowe jest podzbiorem SI, a uczenie głębokie jest częścią uczenia maszynowego.
Sztuczna inteligencja (najszerzej)
Wszystkie techniki umożliwiające maszynom symulowanie inteligencji, w tym systemy oparte na regułach i na danych. Przykład: program szachowy używający stałych algorytmów to SI, ale nie ML.
Uczenie maszynowe (podzbiór SI)
Metody SI oparte na uczeniu się maszyn z danych w celu poprawy wydajności. Przykład: filtry spamu w e-mailach uczące się na podstawie wzorców w oznaczonych wiadomościach.
Uczenie głębokie (podzbiór ML)
Metody ML wykorzystujące wielowarstwowe sieci neuronowe do rozpoznawania złożonych wzorców. Przykład: systemy rozpoznawania obrazów, które automatycznie uczą się cech wizualnych.

Główne różnice między SI, ML i uczeniem głębokim
Chociaż mają hierarchiczne relacje, SI, ML i DL różnią się wyraźnie pod względem zakresu, działania i wymagań technicznych. Poznajmy kluczowe różnice:
Zakres i definicja
- SI: Ogólne pojęcie obejmujące wszystkie metody umożliwiające maszynom symulowanie inteligencji (zarówno oparte na regułach, jak i na danych)
- Uczenie maszynowe: Zawężenie do metod SI opartych na uczeniu się maszyn z danych
- Uczenie głębokie: Dalsze zawężenie do ML wykorzystującego wielowarstwowe sieci neuronowe
DL jest zarówno ML, jak i SI, ale SI obejmuje znacznie więcej niż tylko podejścia oparte na uczeniu się.
Metoda uczenia i interwencja człowieka
Wysoka interwencja człowieka
- Inżynierowie muszą wybierać cechy
- Wymagana ręczna ekstrakcja cech
- Potrzebna wiedza dziedzinowa
- Przykład: definiowanie kształtów, kolorów, krawędzi do rozpoznawania obrazów
Automatyczne uczenie cech
- Automatyczna ekstrakcja cech
- Uczenie cech na wielu poziomach
- Zmniejszona interwencja człowieka
- Przykład: automatyczne odkrywanie wzorców wizualnych z surowych obrazów
Wymagania dotyczące danych
Uczenie maszynowe
- Dobrze działa na umiarkowanych zbiorach danych
- Może pracować na mniejszych ilościach danych
- Wymaga wysokiej jakości, czystych danych
- Cechy muszą być jasno zdefiniowane
Uczenie głębokie
- Wymaga bardzo dużych zbiorów danych
- Potrzebne miliony próbek
- Przykład: dziesiątki tysięcy godzin dla rozpoznawania mowy
- Idealne dla scenariuszy big data
Wymagania dotyczące infrastruktury obliczeniowej
| Aspekt | Uczenie maszynowe | Uczenie głębokie |
|---|---|---|
| Sprzęt | Wystarczający CPU | Wymagane GPU/TPU |
| Czas treningu | Minuty do godzin | Godziny do dni |
| Infrastruktura | Komputery osobiste wystarczą | Potrzebne klastry wysokiej wydajności |
| Koszt | Niski do umiarkowanego | Wysoki |
| Skalowalność | Ograniczona przez złożoność algorytmu | Wysoka skalowalność z zasobami |
Modele uczenia głębokiego wymagają wsparcia GPU do przyspieszenia równoległych obliczeń macierzowych, co czyni inwestycję w infrastrukturę kluczowym aspektem.
Wydajność i dokładność
- Cel SI: Skuteczne rozwiązanie zadania, niekoniecznie poprzez uczenie się z danych
- Cel ML: Optymalizacja dokładności predykcji poprzez uczenie się na zbiorach treningowych
- Zaleta DL: Osiąganie bardzo wysokiej dokładności, przewyższającej tradycyjne ML przy wystarczającej ilości danych i mocy obliczeniowej

Odpowiednie zastosowania
Zastosowania uczenia maszynowego
Najlepsze dla danych ustrukturyzowanych o umiarkowanej złożoności i objętości:
- Prognozowanie zachowań klientów
- Analiza ryzyka kredytowego
- Wykrywanie oszustw
- Filtrowanie spamu
- Prognozowanie biznesowe
- Systemy rekomendacyjne
Zastosowania uczenia głębokiego
Świetne w przypadku danych nieustrukturyzowanych i złożonego rozpoznawania wzorców:
- Rozpoznawanie obrazów i twarzy
- Rozpoznawanie i synteza mowy
- Przetwarzanie języka naturalnego
- Autonomiczna jazda
- Analiza obrazów medycznych
- Generatywna SI (ChatGPT, DALL-E)
Praktyczne zastosowania SI, ML i uczenia głębokiego
Aby lepiej zrozumieć różnice, poznajmy typowe przykłady zastosowań każdej technologii w rzeczywistych scenariuszach:
Zastosowania sztucznej inteligencji (SI)
SI jest obecna w wielu inteligentnych systemach wokół nas, od algorytmów predykcyjnych po systemy autonomiczne:
- Wyszukiwarki: Algorytmy predykcyjne Google do przewidywania zapytań i zrozumienia potrzeb użytkownika
- Transport: Aplikacje do zamawiania przejazdów jak Uber/Grab optymalizujące trasy i ceny
- Awiacja: Systemy autopilota w samolotach komercyjnych
- Gry: Deep Blue grający w szachy, AlphaGo grający w Go
- Tworzenie gier: SI sterująca postaciami NPC za pomocą systemów opartych na regułach
Zastosowania uczenia maszynowego
Uczenie maszynowe jest szeroko stosowane w wielu dziedzinach, szczególnie tam, gdzie rozpoznawanie wzorców i predykcja są cenne:
Wirtualni asystenci
Systemy bezpieczeństwa
Analiza biznesowa
Systemy rekomendacyjne
Zastosowania uczenia głębokiego
Uczenie głębokie stoi za ostatnimi przełomami w SI, szczególnie w obszarach wymagających złożonego rozpoznawania wzorców:
Rozpoznawanie mowy
Konwersja mowy na tekst, zasilanie wirtualnych asystentów rozumieniem języka naturalnego.
Wizja komputerowa
Wykrywanie obiektów, rozpoznawanie twarzy, analiza obrazów medycznych z wysoką dokładnością.
Pojazdy autonomiczne
Samochody autonomiczne analizujące w czasie rzeczywistym dane wideo i sensoryczne do podejmowania decyzji nawigacyjnych.
Przetwarzanie języka naturalnego
Tłumaczenie maszynowe, analiza sentymentu, generowanie tekstu z kontekstowym rozumieniem.
Generatywna SI
GPT-4 napędzający ChatGPT, DALL-E tworzący obrazy, modele bazowe generujące nowe treści.
Diagnostyka medyczna
Analiza skanów medycznych, przewidywanie wyników chorób, przyspieszenie odkrywania leków.

Kluczowe wnioski
Zrozumienie różnic między SI, uczeniem maszynowym i uczeniem głębokim jest niezbędne do podejmowania świadomych decyzji technologicznych i prawidłowego używania terminologii.
Sztuczna inteligencja
Uczenie maszynowe
Uczenie głębokie
W przyszłości, wraz ze wzrostem danych i rosnącymi wymaganiami, oczekuje się, że uczenie głębokie będzie nadal odgrywać kluczową rolę w napędzaniu nowych postępów w dziedzinie SI. Synergia między tymi technologiami otworzy bezprecedensowe możliwości w różnych branżach.