人工智能能在没有数据的情况下学习吗?

如今的人工智能无法完全在没有数据的情况下学习。机器学习和深度学习依赖数据来识别模式、总结规则并提升性能。即使是先进的模型,如GPT或强化学习系统,仍然需要输入数据或环境经验来“学习”并做出准确预测。换句话说,数据是人工智能成长的最重要燃料,没有数据,人工智能无法理解或做出有用决策。

理解人工智能与数据的关系

你是否在想,"人工智能能在没有任何数据的情况下自主学习吗?" 为了给出最详细且合理的答案,让我们与INVIAI一起深入探讨这个话题。

核心原则:数据是所有现代机器学习人工智能模型的基础元素。人工智能无法在没有输入数据的情况下“建立”知识。

例如,在监督学习中,人工智能通过人类标注的大量数据集(图像、文本、音频等)来识别模式。

即使在无监督学习中,人工智能仍然需要原始的未标注数据,自主发现数据中的隐藏结构或模式。

因此,无论采用何种方法,人工智能都必须“以数据为养分”——无论是标注数据、自标注数据(自监督)还是来自真实世界环境的数据。没有任何输入数据,系统无法学习任何新内容。

常见的人工智能学习方法

如今,人工智能模型主要通过以下方式学习:

监督学习

人工智能从大量标注数据中学习。例如,为了识别图像中的猫,需要成千上万张标注为“猫”或“非猫”的照片进行训练。这种方法效果显著,但需要大量标注工作。

无监督学习

人工智能获得未标注的原始数据,寻找其中的模式或聚类。例如,聚类算法将具有相似特征的数据集分组。这种方法使人工智能能够“自我学习”数据,发现模式,无需人工指导。

自监督学习

一种用于大型神经网络和大型语言模型的变体,模型自行为数据生成标签(例如预测句子中的下一个词或重建缺失部分),然后从中学习。这种方法使人工智能能够利用海量文本或图像数据集,无需人工标注。

强化学习(RL)

人工智能(称为智能体)不依赖静态数据,而是与环境交互,根据奖励信号学习。人工智能采取行动,观察结果(如奖励或惩罚),并调整策略以提升表现。

强化学习是通过告知软件智能体其行为结果,教会其如何在环境中行动。

— 维基百科
现实案例:DeepMind的AlphaZero并非由人类教授国际象棋,而是通过与自身进行数百万局对弈,通过胜利信号发现新策略,无需依赖预先提供的专家数据集。

联邦学习

针对敏感数据,如个人医疗影像,联邦学习允许多个设备(或组织)协同训练共享模型,无需共享原始数据

  • 将全局模型发送至各设备
  • 仅在本地数据上训练
  • 仅共享模型更新
  • 原始数据永不离开设备

零样本学习

人工智能在没有具体示例的情况下推断新概念的能力,依赖于先前获得的广泛知识。

  • 识别未见过的概念
  • 利用已有知识库
  • 基于海量数据预训练
  • 支持对新想法的推理

人工智能模型被训练以识别或分类其从未见过示例的对象或概念。

— IBM,零样本学习定义
重要澄清:虽然看似人工智能可以“无数据学习”,但实际上大型语言模型仍依赖大量初始数据集来构建基础语言能力。

总结:所有这些方法表明,人工智能不可能无数据学习——无论以何种形式。人工智能可能减少对人工标注数据的依赖,或从经验中学习,但绝不可能凭空学习。

流行的人工智能学习方法
流行的人工智能学习方法

前沿趋势:从“经验”而非静态数据中学习

研究人员正在探索让人工智能减少对人类提供数据的依赖。例如,DeepMind最近提出了“流”模型,进入“基于经验的人工智能”时代,人工智能主要通过自身与世界的交互学习,而非依赖人类设计的问题和任务。

我们可以通过让智能体持续从自身经验中学习——即智能体在与环境交互时生成的数据……经验将成为主要的提升手段,超越当前人类提供数据的规模。

— DeepMind研究,VentureBeat引述

换言之,未来人工智能将通过实验、观察和调整行动自行生成数据——类似于人类从现实经验中学习。

突破案例:绝对零推理器(Absolute Zero Reasoner,AZR)模型完全通过自我对弈训练,无需人类输入。它自行生成问题(如代码片段或数学题),解决问题,并将结果作为奖励信号进行学习。
传统人工智能

人类提供的数据

  • 需要标注数据集
  • 依赖人类专业知识
  • 受限于可用示例
  • 静态学习方式
基于经验的人工智能

自生成数据

  • 创造自身挑战
  • 从环境反馈中学习
  • 持续改进
  • 动态学习方式

值得注意的是,尽管不使用外部训练数据,AZR在数学和编程任务中表现卓越,甚至超越了使用数万个标注示例训练的模型。这证明人工智能可以通过不断提出和解决挑战,自行生成“数据集”。

自主学习系统

除了AZR,许多研究探索了能够自主学习的人工智能。智能体系统可以与软件和虚拟世界交互,积累经验数据。

  • 与工具和网站交互
  • 从模拟游戏中学习
  • 自设目标和奖励
  • 培养自主习惯
研究见解:人工智能可以被设计成自设目标和奖励,类似于人类形成习惯。虽然仍处于研究阶段,但这些观点强化了一个事实:没有任何人工智能能真正无数据学习——“数据”来自人工智能自身的经验。
前沿趋势 - 从经验中学习
前沿趋势 - 从“经验”而非静态数据中学习

关键要点

结论:当今的人工智能仍需依赖某种形式的数据来学习。不存在真正“无数据”的人工智能。

人工智能可以通过以下方式减少对人类提供数据的依赖:

  • 使用未标注数据(无监督学习)
  • 从环境反馈中学习(强化学习)
  • 创造自身挑战(如AZR模型)

许多专家认为,未来人工智能将越来越多地通过自身收集的经验学习,使经验成为帮助其提升的主要“数据”。

最终真相:人工智能无法凭空学习;“数据”来源可以更复杂(如环境信号、奖励),但机器始终需要某种形式的输入才能学习和进步。
外部参考资料
本文参考了以下外部资料:
96 文章
Rosie Ha 是 Inviai 的作者,专注于分享人工智能的知识和解决方案。凭借在商业、内容创作和自动化等多个领域应用 AI 的研究经验,Rosie Ha 将带来易于理解、实用且富有启发性的文章。Rosie Ha 的使命是帮助每个人高效利用 AI,提高生产力并拓展创造力。
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