美科學家嘗試爲計算機植入人工智能種子 讓電腦擁有常識

讓機器以一種“常識”的方式自行思考是計算領域的“聖盃”。美國卡內基·梅隆大學研究人員正嘗試着給計算機植入人工智能的數字化“種子”——讓計算機系統不斷觀看各種圖畫,並自己決定它看到的內容都是什麼意思。研究小組將在12月4日澳大利亞悉尼召開的美國電氣與電子工程師協會(IEEE)國際機器人視覺大會報告他們的成果。

美科學家嘗試爲計算機植入人工智能種子 讓電腦擁有常識

從今年7月開始,在卡內基·梅隆大學,一個名爲“尼爾”(NEIL)的計算機程序就在24小時不停地從互聯網上搜尋圖像。其中有幾個關鍵小步驟,就是它要自己決定這些圖像之間的相互關係,儘可能自行理解它們,以此建立起我們所謂的“常識”。
常識與聯想
“尼爾”是“無休止圖像學習”(NeverEndingImageLearning)的縮寫,其在兩個計算機組羣上運行,包括200個處理器核。隨着它的視圖數據越來越多,積累的“常識”也越來越多。常識是人們似乎知道卻不曾明說的信息,比如汽車通常是跑在公路上,建築物往往是垂直的,鴨子看起來很像鵝等。

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“任何智能都要有常識來幫它作決策。”卡內基·梅隆機器人研究所教授阿比納伍·古普塔說,讓一臺計算機自己聯想,對它來說是完全不同的挑戰。比起編制一臺超級計算機程序來說,圓滿迅速地完成一項任務更難以應付。比如1985年卡內基·梅隆研究人員編制下棋程序讓一臺計算機下棋;12年後,計算機打敗了國際象棋冠軍加里·卡斯帕羅夫。
麻省理工大學人工智能專家凱瑟琳·哈瓦希說,人類能不斷利用“不言而喻的假定這一巨大庫存”來作決策,而計算機卻不能。對一些人類能迅速作出反應的問題,計算機卻要花更長時間才能算出來。“長頸鹿能坐上你的汽車嗎?我們甚至不用思考就能得出答案。”她說,因爲我們對長頸鹿的身體大小有一種常識。

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隨着程序運行,“尼爾”逐漸能給圖像做次級分類,比如三輪車可以分爲小孩用、大人用,還能裝上發動機變成三輪摩托;汽車有不同的商標和樣式等。然後它慢慢注意到事物之間的聯繫:斑馬往往出現在大草原上,老虎看起來有點像斑馬,股票交易所大樓通常擠滿了人。
在短短4個月裏,“尼爾”的200個處理器核已經分析了3百萬幅圖像,從其中50萬幅中識別出了1500種物體,1200個場景,並把相關的點連接起來做了2500個關係聯想。“尼爾”生成的聯想有些是錯的,比如“犀牛是一種羚羊”,而有些很奇怪,如“演員在監獄牢房裏”或“新聞主播看起來像巴拉克·奧巴馬”。

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“我爬,我看,我學習”
“圖像是學習視覺性質的最佳方法,”阿比納伍·古普塔說,“圖像也包括了與這個世界有關的許多常識信息。人類自己學習了這一點,對於‘尼爾’,我們希望它也能像我們一樣。”
伊利諾伊大學芝加哥分校計算機科學系主任、人工智能專家羅伯特·斯洛恩說,“尼爾”的方法會產生有趣的結果,因爲只用語言去教一臺計算機“會帶來各種問題”,“如果它們對着不管什麼地方看到的動物,都不停地說‘斑馬、斑馬、斑馬’,我會對這一幕印象深刻。”
機器人學博士生阿比納伍·希瑞瓦斯塔伍說,“尼爾”有時也會出錯,所以還需要有人工參與。比如谷歌圖像搜索可能會“誤導”它,讓它以爲“pink”(意爲粉紅色)是一位歌星的名字,而不是一種顏色。
“人們不一定總是知道該怎麼去教計算機,以及教它們學什麼,但發現它什麼時候出錯,人們是很擅長的。”希瑞瓦斯塔伍說,人們會告訴“尼爾”,物體、場景等屬於哪一類,以便研究分析。

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有時候,“尼爾”的預測能力也讓研究人員震驚。在搜尋“蘋果”時,不僅給出了水果圖,還有蘋果電腦;搜索F-18時不僅發現了戰鬥機,還有F-18級雙體船,這是古普塔和他的陸地小組所不知道的。
“根據我們50年從事計算機視覺研究的經驗,你掌握的數據越多,計算機視覺就會變得越好,”古普塔說。“尼爾”的座右銘是“我爬、我看、我學習”,研究人員希望讓“尼爾”一直運行下去,這也意味着它可能會一點點地變得越來越聰明;但也可能不會。
未來角色
“尼爾”擔負着當前計算機視覺的進步。計算機視覺能讓計算機程序識別和標記出圖像中的物體,找出場景特徵,認出圖像屬性,如顏色、明暗、材質等,所有這一切都力求使人類對它的監管達到最校反過來,它生成的數據也會進一步加強計算機理解視覺世界的能力。
古普塔對項目的初步進展感到高興,“當我們開始這個項目時,不敢確保它是否可行。這還只是個開始。”今後,“尼爾”還要分析YouTube上的大量視頻,以尋找事物之間的聯繫。

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“尼爾”項目的一個目標是,創造世界最大的視圖體系知識庫,在這個庫中,所有的物體、場景、動作、特徵以及背景關係都被加上標記並分門別類。目前,ImageNet和Visipedia項目也在人工彙編這些結構數據,但互聯網規模如此巨大,單一個Facebook(臉譜)就有超過2000億幅圖像,要分析它們,唯一的希望是教會計算機來做。
此外,這一項目由谷歌公司和國防部海軍研究辦公室共同資助。谷歌公司和海軍研究辦公室都沒有回答他們爲何要資助“尼爾”,但也有一些線索。“海軍研究”網站上指出,“當前的作戰空間環境比過去要複雜得多,數據到達決策系統的速度正在提高,而能把這些數據轉化爲決策方案的人員數量卻正在下降。”也就是說,電腦可能在未來戰爭中作出許多決策,“在許多軍事行動中,根本不需要人類到常”

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