การเรียนรู้เชิงลึกคืออะไร?
การเรียนรู้เชิงลึกเป็นวิธีการเรียนรู้ของเครื่องและเป็นสาขาหนึ่งของปัญญาประดิษฐ์ (AI) วิธีนี้ใช้โครงข่ายประสาทเทียมหลายชั้น (โครงข่ายประสาทลึก) เพื่อจำลองความสามารถในการตัดสินใจที่ซับซ้อนคล้ายกับสมองมนุษย์ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถจดจำรูปแบบที่ซ่อนอยู่ในข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การเรียนรู้เชิงลึก เป็นวิธีการเรียนรู้ของเครื่องและเป็นสาขาหนึ่งของปัญญาประดิษฐ์ (AI) วิธีนี้ใช้โครงข่ายประสาทเทียมหลายชั้น (โครงข่ายประสาทลึก) เพื่อจำลองความสามารถในการตัดสินใจที่ซับซ้อนคล้ายกับสมองมนุษย์ ทำให้คอมพิวเตอร์สามารถจดจำรูปแบบที่ซ่อนอยู่ในข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ในความเป็นจริง แอปพลิเคชัน AI สมัยใหม่ส่วนใหญ่ที่เราใช้กันอยู่ขณะนี้ขับเคลื่อนด้วยเทคโนโลยีการเรียนรู้เชิงลึก ตั้งแต่การรู้จำเสียงและภาพไปจนถึงระบบแนะนำและแชทบอทอัจฉริยะ
- 1. การเรียนรู้เชิงลึกทำงานอย่างไร?
- 2. การเรียนรู้เชิงลึกกับการเรียนรู้ของเครื่อง
- 3. การประยุกต์ใช้งานของการเรียนรู้เชิงลึก
- 4. ข้อดีของการเรียนรู้เชิงลึก
- 5. ข้อจำกัดของการเรียนรู้เชิงลึก
- 5.1. ต้องใช้ชุดข้อมูลขนาดใหญ่มาก
- 5.2. ข้อกำหนดข้อมูล:
- 5.3. ต้องการทรัพยากรคำนวณสูง
- 5.4. ข้อกำหนดทรัพยากร:
- 5.5. โมเดล “กล่องดำ” - ยากต่อการตีความ
- 5.6. ความท้าทายในสาขาที่สำคัญ:
- 5.7. ความเสี่ยงจากอคติในข้อมูลฝึก
- 5.8. แหล่งอคติทั่วไป:
- 5.9. กลยุทธ์การลดอคติ:
- 5.10. ต้องการความเชี่ยวชาญสูงในการพัฒนา
- 5.11. ความเชี่ยวชาญที่จำเป็น:
- 6. สรุป
การเรียนรู้เชิงลึกทำงานอย่างไร?
การเรียนรู้เชิงลึกทำงานบนพื้นฐานของโมเดล โครงข่ายประสาทเทียมหลายชั้น โครงข่ายประสาทประกอบด้วย ชั้นนำเข้า หลาย ชั้นซ่อนเร้น และ ชั้นส่งออก ข้อมูลดิบ (เช่น รูปภาพ เสียง ข้อความ) จะถูกป้อนเข้าสู่ชั้นนำเข้า จากนั้นผ่านแต่ละชั้นซ่อนเร้นที่โครงข่ายจะค่อย ๆ สกัดคุณลักษณะในระดับนามธรรมที่สูงขึ้น และสุดท้ายให้ผลลัพธ์การทำนายที่ชั้นส่งออก
การส่งผ่านไปข้างหน้า
ข้อมูลดิบไหลผ่านชั้นนำเข้า → ชั้นซ่อนเร้น → ชั้นส่งออก เพื่อสร้างการทำนาย
การคำนวณความผิดพลาด
โมเดลเปรียบเทียบการทำนายกับป้ายกำกับจริงเพื่อคำนวณความผิดพลาด
การส่งผ่านกลับ
ความผิดพลาดถูกส่งย้อนกลับ ปรับน้ำหนักเพื่อลดความผิดพลาดในการวนรอบถัดไป
ตัวอย่างการเรียนรู้คุณลักษณะ: การรู้จำใบหน้า
ชั้นแรก
ชั้นกลาง
ชั้นลึก

การเรียนรู้เชิงลึกกับการเรียนรู้ของเครื่อง
แม้ว่า การเรียนรู้เชิงลึก จะเป็นวิธีการหนึ่งภายใน การเรียนรู้ของเครื่อง แต่ก็มีความแตกต่างสำคัญหลายประการเมื่อเทียบกับเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องแบบดั้งเดิม:
การเรียนรู้ตื้น
- มี 1-2 ชั้นซ่อนเร้น หรือใช้วิธีไม่ใช่โครงข่ายประสาท
- ต้องออกแบบคุณลักษณะด้วยมือ
- พึ่งพาข้อมูลที่มีป้ายกำกับอย่างมาก (การเรียนรู้แบบมีผู้สอน)
- ทำงานได้ดีในชุดข้อมูลขนาดเล็ก
โครงข่ายประสาทลึก
- มีชั้นซ่อนเร้น 3 ชั้นขึ้นไป (บางครั้งหลายสิบหรือหลายร้อยชั้น)
- สกัดคุณลักษณะโดยอัตโนมัติจากข้อมูลดิบ
- สามารถเรียนรู้จากข้อมูลที่ไม่มีป้ายกำกับ (การเรียนรู้แบบไม่มีผู้สอน)
- ทำงานได้ดีเยี่ยมกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่

การประยุกต์ใช้งานของการเรียนรู้เชิงลึก
การเรียนรู้เชิงลึกได้ปฏิวัติหลายสาขาด้วยความสามารถวิเคราะห์ข้อมูลซับซ้อนอย่างเหนือชั้น ด้านล่างนี้คือพื้นที่สำคัญที่เทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้มาก:
การมองเห็นของคอมพิวเตอร์
การเรียนรู้เชิงลึกช่วยให้คอมพิวเตอร์ “มองเห็น” และเข้าใจเนื้อหาของภาพและวิดีโอ โครงข่ายประสาทคอนโวลูชัน (CNN) สามารถจำแนกรูปภาพ ตรวจจับวัตถุ รู้จำใบหน้า และอื่น ๆ ด้วยความแม่นยำสูง
ตัวอย่างในโลกจริง:
- รถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติ: รู้จำเลน คนเดินถนน ป้ายจราจร เพื่อช่วยขับขี่อย่างปลอดภัย
- การแพทย์: วิเคราะห์ภาพเอ็กซ์เรย์ MRI เพื่อตรวจหาก้อนเนื้อและรอยโรคอย่างแม่นยำ
- โซเชียลเน็ตเวิร์ก: รู้จำใบหน้าในภาพถ่ายเพื่อแนะนำแท็กเพื่อนโดยอัตโนมัติ
- เกษตรกรรม: ตรวจสอบสุขภาพพืชผ่านภาพถ่ายดาวเทียมและโดรน
- ความปลอดภัย: ตรวจจับการบุกรุกและเฝ้าระวังผ่านระบบกล้อง
การรู้จำเสียง
เทคโนโลยีนี้ช่วยให้คอมพิวเตอร์ เข้าใจเสียงพูดของมนุษย์ ด้วยการเรียนรู้เชิงลึก ผู้ช่วยเสมือนสามารถรู้จำเสียงที่มีสำเนียงและภาษาต่าง ๆ แปลงเสียงเป็นข้อความหรือสั่งงานตามคำสั่งได้
ตัวอย่างยอดนิยม:
Amazon Alexa
Google Assistant
Apple Siri
การประยุกต์เพิ่มเติม:
- การสร้างคำบรรยายวิดีโอและซับไตเติลอัตโนมัติ
- วิเคราะห์และสนับสนุนศูนย์บริการลูกค้า
- แปลงเสียงเป็นข้อความในวงการแพทย์และกฎหมาย
- บริการแปลภาษาแบบเรียลไทม์
การประมวลผลภาษาธรรมชาติ (NLP)
การเรียนรู้เชิงลึกช่วยให้คอมพิวเตอร์ เข้าใจและสร้างภาษาที่มนุษย์เขียน ความก้าวหน้านี้ทำให้เครื่องจักรสามารถประมวลผลข้อความด้วยความเข้าใจเหมือนมนุษย์
การแปลภาษาอัตโนมัติ
แปลข้อความระหว่างภาษาโดยอัตโนมัติด้วยความแม่นยำสูง
- Google Translate
- DeepL Translator
- การแปลบทสนทนาแบบเรียลไทม์
แชทบอทและผู้ช่วยเสมือน
ตอบข้อความและให้บริการลูกค้าอย่างเป็นธรรมชาติ
- บริการลูกค้า 24/7
- ระบบตั๋วสนับสนุนอัตโนมัติ
- อินเทอร์เฟซ AI สำหรับการสนทนา
การสรุปข้อความ
สรุปเอกสารยาว ๆ เป็นประเด็นสำคัญโดยอัตโนมัติ
- สรุปข่าวสาร
- บทคัดย่อของงานวิจัย
- การสร้างบันทึกการประชุม
การวิเคราะห์ความรู้สึก
จำแนกอารมณ์และความคิดเห็นในข้อความ
- ติดตามโซเชียลมีเดีย
- วิเคราะห์รีวิวสินค้า
- ติดตามชื่อเสียงแบรนด์
ระบบแนะนำ
การเรียนรู้เชิงลึกถูกใช้เพื่อ แนะนำเนื้อหาและผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง ให้กับผู้ใช้แต่ละคนตามพฤติกรรมและความชอบ สร้างประสบการณ์ส่วนบุคคล
Netflix
YouTube
Amazon
ปัญญาประดิษฐ์สร้างสรรค์
กลุ่มแอปพลิเคชัน AI นี้ สร้างเนื้อหาใหม่ (ข้อความ รูปภาพ เสียง วิดีโอ) โดยอิงจากการเรียนรู้ข้อมูลที่มีอยู่ การเรียนรู้เชิงลึกเปิดทางสู่โมเดลสร้างสรรค์ที่ปฏิวัติวงการ
เทคโนโลยีหลัก:
การสร้างภาพ
สร้างภาพต้นฉบับจากคำอธิบายข้อความ
- DALL-E: การสร้างภาพจากข้อความ
- Midjourney: การสร้างภาพศิลปะ
- Stable Diffusion: การสังเคราะห์ภาพแบบโอเพนซอร์ส
การสร้างข้อความ
สร้างข้อความและบทสนทนาเหมือนมนุษย์อย่างเป็นธรรมชาติ
- ChatGPT: ผู้ช่วย AI สำหรับการสนทนา
- GPT-4: โมเดลภาษาขั้นสูง
- Claude: ผู้ช่วยเขียน AI
การประยุกต์ใช้งานจริง:
- การสร้างเนื้อหาการตลาดและการเขียนคำโฆษณา
- การสร้างและแก้ไขโค้ดอัตโนมัติ
- ระบบสนับสนุนลูกค้าอัตโนมัติ
- การออกแบบและสร้างสรรค์งานศิลปะ
- การประพันธ์เพลงและเสียง
- การสังเคราะห์และตัดต่อวิดีโอ
ปัญญาประดิษฐ์สร้างสรรค์เป็นหนึ่งในความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีที่สำคัญที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงวิธีที่เราสร้างสรรค์ สื่อสาร และแก้ปัญหาในแทบทุกอุตสาหกรรม
— แซม อัลท์แมน, ซีอีโอของ OpenAI

ข้อดีของการเรียนรู้เชิงลึก
การเรียนรู้เชิงลึกได้รับความนิยมเนื่องจากข้อดีเด่นดังต่อไปนี้:
การเรียนรู้คุณลักษณะโดยอัตโนมัติ
โมเดลการเรียนรู้เชิงลึกสามารถ สกัดคุณลักษณะที่เหมาะสมโดยอัตโนมัติ จากข้อมูลดิบ ลดความจำเป็นในการเตรียมข้อมูลด้วยมือ
- ไม่ต้องออกแบบคุณลักษณะด้วยมือ
- โครงข่ายเรียนรู้การแทนข้อมูลที่ดีที่สุด
- มีประสิทธิภาพสูงสำหรับข้อมูลที่ไม่มีโครงสร้าง (ภาพ เสียง ข้อความ)
- ลดการพึ่งพาความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านในการเตรียมข้อมูล
ความแม่นยำสูง
สถาปัตยกรรมหลายชั้นและการเรียนรู้ขนาดใหญ่ช่วยให้ได้ ประสิทธิภาพยอดเยี่ยม ในงานที่ซับซ้อน
- มักทำได้ดีกว่าวิธีดั้งเดิมอย่างมาก
- บรรลุประสิทธิภาพระดับมนุษย์หรือดีกว่าในหลายสาขา
- ช่วยให้ระบบอัตโนมัติที่เชื่อถือได้ในงานซับซ้อน
- พัฒนาต่อเนื่องเมื่อมีข้อมูลมากขึ้น
การประยุกต์ใช้งานหลากหลาย
การเรียนรู้เชิงลึกมีความ ยืดหยุ่นสูง และใช้ได้กับข้อมูลและปัญหาหลากหลายประเภท
- ทำงานได้ในด้านการมองเห็น ภาษา เสียง และอื่น ๆ
- ขับเคลื่อนระบบอัตโนมัติในหลายอุตสาหกรรม
- ทำงานที่เคยต้องใช้สติปัญญามนุษย์
- รองรับการเรียนรู้เพิ่มขึ้นด้วยข้อมูลใหม่
ความเชี่ยวชาญกับข้อมูลขนาดใหญ่
การเรียนรู้เชิงลึก ทำงานได้ดีเยี่ยมกับชุดข้อมูลขนาดใหญ่ ค้นหารูปแบบที่ซับซ้อนซึ่งวิธีดั้งเดิมมองไม่เห็น
- ประสิทธิภาพดีขึ้นเมื่อมีข้อมูลมากขึ้น
- ค้นหารูปแบบซับซ้อนในข้อมูลขนาดใหญ่
- มีโอกาสเกิด overfitting น้อยกว่าวิธีตื้น
- ใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลขนาดใหญ่สมัยใหม่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ข้อจำกัดของการเรียนรู้เชิงลึก
นอกจากข้อดีแล้ว การเรียนรู้เชิงลึกยังมีความท้าทายและข้อจำกัดที่ควรพิจารณา:
ต้องใช้ชุดข้อมูลขนาดใหญ่มาก
โมเดลการเรียนรู้เชิงลึกมีพารามิเตอร์จำนวนมากและมักต้องการ ชุดข้อมูลฝึกอบรมขนาดใหญ่มาก เพื่อให้มีประสิทธิภาพ
ข้อกำหนดข้อมูล:
- ข้อมูลที่มีป้ายกำกับถูกต้องและมีคุณภาพสูง
- ปริมาณเพียงพอ (มักเป็นล้านตัวอย่าง)
- ตัวอย่างที่หลากหลายและเป็นตัวแทน
- มีอคติและข้อผิดพลาดน้อยที่สุด
ผลกระทบ: องค์กรที่ไม่มีชุดข้อมูลขนาดใหญ่อาจประสบปัญหาในการนำการเรียนรู้เชิงลึกไปใช้จริง สร้างอุปสรรคสำหรับบริษัทและทีมวิจัยขนาดเล็ก
ต้องการทรัพยากรคำนวณสูง
การฝึกโครงข่ายการเรียนรู้เชิงลึกใช้ทรัพยากรอย่างมาก ต้องการฮาร์ดแวร์ทรงพลังและพลังงานจำนวนมาก
ข้อกำหนดทรัพยากร:
ฮาร์ดแวร์
เวลา
ค่าใช้จ่าย
โมเดล “กล่องดำ” - ยากต่อการตีความ
ข้อจำกัดสำคัญของการเรียนรู้เชิงลึกคือ ขาดความสามารถในการตีความ เนื่องจากโครงสร้างโครงข่ายที่ซับซ้อนและการเรียนรู้คุณลักษณะนามธรรม จึงมักถูกเรียกว่า “กล่องดำ” ทำให้มนุษย์ยากที่จะเข้าใจว่าทำไมโมเดลจึงตัดสินใจเช่นนั้น
ความท้าทายในสาขาที่สำคัญ:
- การแพทย์: แพทย์ต้องเข้าใจเหตุผลในการวินิจฉัย
- การเงิน: หน่วยงานกำกับดูแลต้องการคำอธิบายการตัดสินใจเครดิต
- กฎหมาย: ระบบศาลต้องการหลักฐานที่โปร่งใส
- ความเชื่อมั่นของผู้ใช้: ลูกค้าต้องการเข้าใจการตัดสินใจอัตโนมัติ
การขาดความสามารถในการตีความของโมเดลการเรียนรู้เชิงลึกสร้างความท้าทายอย่างมากสำหรับการนำไปใช้ในอุตสาหกรรมที่มีกฎระเบียบซึ่งต้องการความโปร่งใสตามกฎหมาย
— ซินเทีย รูดิน, ศาสตราจารย์วิทยาการคอมพิวเตอร์ มหาวิทยาลัยดุ๊ก
ความเสี่ยงจากอคติในข้อมูลฝึก
โมเดลการเรียนรู้เชิงลึกเรียนรู้จากข้อมูลทั้งหมด ดังนั้นหาก ข้อมูลฝึกมีอคติ หรือไม่เป็นตัวแทน โมเดลจะเรียนรู้และ ขยายอคติเหล่านั้น ออกไป
แหล่งอคติทั่วไป:
อคติด้านประชากรศาสตร์
อคติทางประวัติศาสตร์
อคติจากการเลือกตัวอย่าง
อคติจากป้ายกำกับ
กลยุทธ์การลดอคติ:
- เตรียมชุดข้อมูลที่หลากหลายและสมดุล
- ตรวจสอบข้อมูลฝึกเพื่อหาความลำเอียง
- ใช้มาตรวัดความเป็นธรรมในการประเมิน
- ใช้เทคนิคตรวจจับและแก้ไขอคติ
- มีทีมงานที่หลากหลายในการพัฒนาโมเดล
ต้องการความเชี่ยวชาญสูงในการพัฒนา
การสร้างและปรับแต่งโมเดลการเรียนรู้เชิงลึกเป็นเรื่องซับซ้อนและไม่ง่าย ต้องการ ผู้เชี่ยวชาญ ที่มีความรู้ลึกในด้านการเรียนรู้ของเครื่อง คณิตศาสตร์ และประสบการณ์ปฏิบัติ
ความเชี่ยวชาญที่จำเป็น:
ความรู้ทางเทคนิค
- ความเข้าใจลึกซึ้งในสถาปัตยกรรมโครงข่ายประสาท
- พื้นฐานคณิตศาสตร์แข็งแกร่ง (พีชคณิตเชิงเส้น แคลคูลัส สถิติ)
- ทักษะการเขียนโปรแกรม (Python, TensorFlow, PyTorch)
- ความรู้เกี่ยวกับอัลกอริทึมการปรับแต่ง
ทักษะปฏิบัติ
- ประสบการณ์ปรับแต่งไฮเปอร์พารามิเตอร์
- จัดการกับ overfitting และ underfitting
- ดีบักพฤติกรรมโมเดลที่ซับซ้อน
- จัดการกับปัญหา gradient หายหรือระเบิด

สรุป
การเรียนรู้เชิงลึก ได้กลายเป็นส่วนสำคัญในปฏิวัติ AI ปัจจุบัน ด้วยความสามารถในการเรียนรู้จากข้อมูลขนาดใหญ่และจำลองการทำงานบางส่วนของสมอง ทำให้คอมพิวเตอร์ก้าวหน้าอย่างน่าทึ่งในด้านการรับรู้และประมวลผลข้อมูล
ยานยนต์อัตโนมัติ
การวินิจฉัยทางการแพทย์
บทสนทนาแบบธรรมชาติ
แม้จะมีความท้าทายด้านข้อมูล การคำนวณ และความโปร่งใส การเรียนรู้เชิงลึกยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ด้วยความก้าวหน้าของโครงสร้างพื้นฐานคอมพิวเตอร์และเทคนิคใหม่ ๆ (เช่น สถาปัตยกรรม Transformer การเรียนรู้เสริม ฯลฯ) คาดว่าการเรียนรู้เชิงลึกจะ ก้าวหน้าไปอีกขั้น เปิดทางสู่แอปพลิเคชันที่ปฏิวัติวงการและยังคงเป็นแรงขับเคลื่อนหลักของการพัฒนาปัญญาประดิษฐ์ในอนาคต