人工智能(AI)正日益融入我们的生活,从 Netflix 推荐的电影建议到 Waymo 等公司的自动驾驶汽车。您是否曾好奇过 AI 是如何运作的?每一个智能应用背后,都是机器通过数据学习并做出决策的过程。
在本文中,我们将以通俗易懂的方式探讨AI 的工作原理,特别聚焦于作为现代 AI 核心的机器学习(machine learning)系统。
AI 基于数据“学习”并做出决策
本质上,AI 是通过数据学习来运作的。与固定编程以应对所有情况不同,AI 系统(尤其是机器学习系统)会被输入大量数据,并自主发现数据中的模式或潜在规律。
随后,AI 利用所学知识在遇到新数据时进行预测或决策。这一过程类似于人类学习:我们观察大量实例,积累经验,然后将经验应用于新情境。
例如,若要教 AI 区分猫和狗的图像,我们会收集数千张猫和狗的照片,并为它们贴上标签(如哪张是猫,哪张是狗)。AI 算法会分析这庞大的图像库,自动寻找区分猫狗的特征——比如猫有胡须,脸型与狗不同等。在学习过程中,系统会逐步调整内部参数,使得识别准确率不断提升。
最终,AI 形成了一个能够识别猫狗的模型。当输入一张新图像时,模型会基于所学知识预测该图像是猫还是狗。若预测错误,AI 可通过算法调整模型以提高下次的准确度。
简要概述,AI 学习与运作通常包括以下主要步骤:
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数据收集(输入)
首先,AI 需要输入数据进行学习。数据形式多样:数字、文本、图像、音频等,且通常经过精心收集与准备。例如,为训练 AI 识别猫,我们需收集数万张猫(及非猫)照片并贴上相应标签。此阶段数据的质量与数量至关重要——数据越丰富多样,AI 学习效果越好。
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模型训练(学习/训练)
接下来是机器从数据中学习的阶段。输入数据被送入学习算法(机器学习算法),该算法会寻找数据中的模式或关联,并逐步调整内部参数以更好地匹配数据。
以人工神经网络(深度学习中常用)为例,训练过程即多次迭代调整神经元间连接的权重(weights)。AI 持续在训练数据上尝试预测,并根据预测与实际结果的差异进行自我纠正(即神经网络中的反向传播)。
关键在于此阶段,AI 从经验(样本数据)中学习,类似学生通过练习题积累经验:犯错后总结并调整。
- 做出预测/结果(推理)
训练完成后,AI 拥有一个已学习的模型。此时,面对新的输入数据(此前未见过),AI 可应用模型做出预测或决策。
例如,训练完成后,猫狗分类模型能对新图像预测“这是猫”的概率。同理,基于银行交易数据训练的 AI 可预测新交易是否存在欺诈;基于医疗数据训练的模型可为新患者提供诊断建议。此阶段称为推理(inference)——AI 将所学知识应用于实际。
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反馈与改进(反馈与提升)
AI(尤其是机器学习系统)的一个重要特性是能随时间自我改进。若 AI 给出结果后收到关于准确性的反馈(如人类指出预测正确与否),它可据此调整模型以更好地适应。
以猫狗分类为例:若模型误判某些图像(如将狗误认成猫),工程师可补充难辨样本数据,或调整模型结构/超参数,帮助 AI 进一步学习。通过持续更新,AI 随时间变得更准确、更智能。
这一过程类似于学生根据老师反馈修正错误并积累经验。某些特殊 AI 系统(如游戏中的强化学习)甚至在运行时持续自我调整:AI 尝试行动,若结果不佳则避免,若效果好则强化该行为。
总体来看,AI 系统结合了三大能力:从数据学习、运用逻辑推理得出结果、以及从错误中自我调整。在学习阶段,AI 从数据中提取信息(形成“知识”)。
进入推理阶段,AI 利用所学知识处理新情境并给出结果。通过自我纠错,AI 持续优化运作方式以提升准确性。正是学习、推理与自我调整的结合,造就了现代 AI 系统的强大能力。
通俗易懂的 AI 运作示例
让我们通过一个实际案例来更清楚地说明上述过程:自动回复消息的 AI 聊天机器人。假设您想构建一个支持客户、能自然用越南语回答问题的聊天机器人。
- 数据收集:您需要大量对话数据来教机器人理解语言和应答方式。这些数据可能是数百万条客户服务对话中的问答样本,或来自互联网(如论坛、社交网络)的整理清洗文本。每个问题都配有正确答案(标签),供机器人学习。
- 训练聊天机器人:您选择一个语言 AI 模型(如大型Transformer神经网络),让它“阅读”所有收集的对话数据。模型将学习如何关联问题与合适回答,掌握自然流畅的语言使用。随着迭代,机器人逐渐提升对上下文的理解能力和合理的回应能力。它会学到,当客户问“我忘记密码了,怎么办?”时,回答应指导如何重置密码,而非答非所问。这一过程类似新员工通过大量问答脚本熟悉业务。
- 回答用户:部署后,当客户输入新问题(机器人未曾见过的原文)时,机器人会分析问题,基于所学知识提取核心意图(如客户询问密码重置),并生成合适回答。若训练充分,回答自然准确,宛如人工撰写。
- 持续改进:每次交互后,您可告知机器人回答是否正确(基于客户反馈或客服评价)。若回答不佳,交互数据将被加入训练集,供下一轮优化。如此,机器人知识和回答能力不断完善。这正是 AI 自我提升的反馈循环。
上述示例清晰展示了 AI 如何“学习”并运作:从过去数据中学习,应用于未来情境。无论是猫狗分类还是客户问答,基本原理相同。
生成式 AI 是如何运作的?
近年来,AI 领域涌现出一大热点——生成式 AI(Generative AI),这类系统能创造全新内容,如文本、图像、音频,均为前所未有。生成式 AI 的运作机制如何?它有何不同?
实际上,生成式 AI同样基于海量数据的深度学习,但不仅仅是预测或分类,模型被训练以生成新的输出,基于所学模式创造内容。
以大型语言模型(如 ChatGPT)为例:该模型在数十亿词的文本(书籍、文章、网站)上训练,学习词语和句子的关联。它的结构是一个非常深的神经网络(拥有数十亿参数),能够预测句子中的下一个词。
使用时,ChatGPT 不会简单从记忆中提取答案,而是根据已学概率逐词生成新的回答。结果是一段流畅的文本,反映训练数据的语言风格,但内容全新。
换言之,生成式 AI如 ChatGPT 或绘画 AI(Midjourney、DALL-E)通过深入学习该领域的“语言”(人类语言、图像、音乐等),并基于所学知识构建新作品。它们配备了极大型的深度学习模型——称为基础模型(foundation models)或大型语言模型(LLM),在海量数据上通过特殊算法(如语言处理中的Transformer)训练。
这使得 ChatGPT、Midjourney 等程序能够创造新内容(文本、图像、音乐等),而非仅仅从预设答案中选择。例如,当您请求“写一个关于会编程的猫的故事”时,ChatGPT 会基于语言理解和无数故事素材,创造一个全新的故事。
生成式 AI 的特别之处在于它不仅识别或分析,更在某种程度上具备创造力。当然,这种创造力基于 AI 所学内容——它拼接并变换已见模式以生成新事物。结果多样丰富,使生成式 AI 成为内容创作、设计、娱乐等领域的强大工具。
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总结来说,AI 的运作方式类似于人类通过经验(数据)学习。通过训练,机器逐步概括样本数据中的知识,并形成模型以供后续应用。
尽管底层算法多样——从简单决策树到拥有数十亿参数的深度神经网络——AI 的共同目标是发现潜在规律以解决问题。借助庞大数据和强大计算力,AI 已取得惊人成就,从精准图像和语音识别到自动写作、绘画等能力。
希望以上解释能帮助您更清晰直观地理解AI 如何“思考”和运作。AI 不再是神秘的“黑盒”,而是通过数据学习和试错不断完善的过程,极其类似于人类获取知识和技能的方式。
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