百度首席科學家吳恩達:不只「機器學習」,更要「模擬人類大腦」
百度首席科學家吳恩達:不只「機器學習」,更要「模擬人類大腦」
2014.06.30 | 技能

一個月前,Coursera的共同創辦人、史丹佛大學人工智慧實驗室的主管 吳恩達〈Andrew Ng〉宣布加入百度 位於矽谷的深度學習研究院(IDL),他說:「我決定將我接下來的這段時間投入到建造更先進的深度學習系統中去。而我認為,百度將是合適的地方。」

上週,吳恩達在加入百度後,首次發表關於深度學習和商業應用的公開演講,在 PingWest舉辦的SYNC 2014舊金山大會 上,他分享了他對下一代深度學習系統的期待,和他將在百度要做的事情。

深度學習並不只是一個學術概念,它是許多現代科技產品背後的「引擎」,作為核心技術支撐著商業上的應用,比如網絡搜尋、機器翻譯、產品推薦和醫學圖像等,帶來了相當可觀的經濟價值。

一些手機裡,也可以看到「深度學習」的基因。比如每部Android手機上的語音識別功能。上周剛剛發行的 Amazon Fire Phone ,其所配備的6個攝影鏡頭和商品推薦等功能,也是基於機器學習和深度學習來實現的。

吳恩達說:「許多你聽過的,像我這樣的傢伙分享的和深度學習有關的演講裡,有兩個概念都會被混淆在一起。今天,我要把這兩個大的概念分開來解釋清楚。」

這兩個大的概念指的是, 在已標記數據上進行的深度學習(也被稱之為在監管下進行的深度學習,supervised learning),和在未標記的數據上進行的深度學習(unsupervised learning)。

吳恩達和他的團隊在史丹佛實驗室做的實驗,可以清楚地解釋這兩者的區別:早前,他們造了一些機器人,試圖讓機器人找出一個辦公空間內的馬克杯。他們跑遍了舊金山灣區,買來所有他們可以買到的馬克杯,並從各個角度給這些杯子都拍了照片,總共獲得了5萬張馬克杯的照片,並將這些照片都展示給這個機器人訓練它。經過這個實驗後,機器人最終可以在一個辦公空間內,找到所有的馬克杯。

「之​​所以深度學習可以奏效,是因為在學習被標記的數據上,它的表現很好。」但Andrew馬上說:「我們發現,這和動物及人類學習的還是不同。我相信,即使是最最深沉地愛著自己孩子的父母,也不會跑遍舊金山灣區,找出5萬個馬克杯的照片指認給自己的孩子看,來讓他認識什麼是馬克杯的。人類和動物的學習方式是,進入環境,由我們自己去感受這個環境並學習。」

「跑遍整個舊金山灣區找出的所有馬克杯照片」就是標記數據,而「進入環境,由自己去感受環境」指的則是在未標記數據中進行的學習。

「深度學習」的研究者們又重新回頭借助神經科學審視人類大腦學習的過程。 他們發現——人類大腦在看到實物的第一個步驟,是尋找實物的邊緣。幸運的是,來自柏克萊的研究者的實驗表明,複製這個人腦處理視覺早期步驟的過程,是可以被模擬神經網絡所實現的,而且這個「神經網絡」不僅對於圖像識別奏效,對於音頻識別也可以產生相同的結果。 現在,吳恩達和他的團隊正在對這一部分的「深度學習算法」進行解析。

從非標記數據中學習——這是現在讓吳恩達感到非常興奮的點,因為這能讓深度學習普及到更多的應用領域,他解釋說:「因為對於許多應用方向而言,我們沒有那麼多標記數據。其二,這更接近人類學習的過程。」

但要完成這部分的工作,單靠學校或是研究機構很難實現,必須要藉助外部的力量,因為所有的實驗結果都指向了這樣一個趨勢: 模擬出的神經系統越大,實驗效果越好。 2010年,吳恩達加入Google,照他自己的話說,「我上下求索,到處去找誰有最多的電腦、並且還願意讓我使用的?」Google幫助吳恩達開發出了擁有十億個連接單元的「深度學習」系統,吳恩達說:「有了Google我才能造出比原先大百倍的系統。」他所帶來的研究成果也幫助Google開發出了不少商業產品。

但這些算法的應用範圍仍然十分局限,只有像Google這樣的科技巨頭,才擁有這樣的資源,進而擁有這樣的技術。創業公司或者是普通研究學者,並沒有機會在這麼大的模擬神經網絡上,去試驗自己的想法和算法。

「我們真正感興趣的是,如何讓深度學習更加的民主化?」Andrew說。對此,他和他的學生Adam Coates決定用GPU替代CPU,降低造價——GPU是Graphics Processing Unit的縮寫,是用來進行視覺圖像處理的,在每個人的電腦裡都有。

但今天的人工智慧,仍然是一個對資本要求很高的生意,而只有像Google、Baidu這樣以搜索起家的公司,才能提供盡可能多的實驗數據和計算力——這是他選擇加入百度的一個原因。

吳恩達說:「這有點悲哀。你需要大量的數據和電腦,幸運的是,百度有這些東西。其次,百度是一個敏捷的機構,能快速地調配資源去需要的地方。同時,我被我所遇到的人所折服,比如百度美國的總經理Alex Cheng,我的好朋友余凱和張潼,他們多麼的友好、聰明、努力和謙遜。他們願意讓我加入他們和他們合作,我覺得這是我的榮幸。」

加入百度後,現在吳恩達正在著手為下一代的「深度學習系統」搭建基礎設施和準備工具——這也是他讓深度學習民主化的重要一步,他要讓在該領域做研究和想要應用深度學習概念的人們,有一個可使用的系統測試自己的點子。他說:「 我知道下一代的百度深度學習系統不會來自於我個人, 我們現在在建造為下一代深度學習系統而準備的工具和基礎設施,來讓研究人員和我們合作,測試點子和進行學習。 我想做的是,建立起來基礎設施,讓別人來和我們合作,讓他們成為下一代深度學習領域內的英雄。 」

出自 Pingwest

關鍵字: #百度 #人工智慧
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從切菜到乾燥加工!宜展如何結合桃園市政府創業資源,以AI開拓農產加工第二成長曲線?
從切菜到乾燥加工!宜展如何結合桃園市政府創業資源,以AI開拓農產加工第二成長曲線?

走進蔬果加工廠,同樣是100公斤高麗菜,最後能做出多少成品?答案不見得相同。氣候、產地與品質影響原料條件,客戶要求的切法、重量與交期也各不相同。對曾任科技業研發主管十多年的宜展科技農業執行長林佑澤而言,這是與科技製造截然不同的世界。

「農業部分全部都不一致。」林佑澤以青江菜為例,即使機械手臂已經訓練好辨識特徵,面對形狀各異的蔬菜,仍難以判斷該從哪裡抓取。農產品的天然變數,卻得面對學校團膳、連鎖餐飲、航空空廚等企業客戶對品質與交期的要求。如何讓加工流程穩定運作,成為宜展投入數位轉型的起點。

從紙本、LINE到數據,先把現場經驗留下來

目前宜展一年處理數千噸蔬果、服務超過120家企業客戶,業務涵蓋採購、截切、清洗、包裝與配送。林佑澤觀察,農產加工的關鍵經驗往往掌握在資深員工手中:該買多少菜、原料損耗多少、訂單增加又該安排多少人力,都仰賴現場判斷。

「主要就是把人的經驗變成數據。」林佑澤說。過去客戶透過LINE或紙本下單,現場靠人工整理訂單、對照不同客戶的加工規格;如今宜展利用AI辨識訂單內容並匯入ERP,再依客戶、品項與規格進行標籤化派工。製程則透過QR Code記錄原料投入量與成品產出量,逐步掌握各環節的加工損耗。

接下來是整理現場的判斷依據。林佑澤透過與資深員工對談,了解採購、派工與品管的作業方式,再利用AI協助找出規則、建立SOP。AI整理出的流程仍須由現場人員逐項確認、修正,才能實際執行。

品質管理也在持續改善。傳統金屬檢測器難以辨識菜蟲、橡皮筋等非金屬異物,宜展正與技術夥伴規劃導入AI影像辨識,輔助產線末端檢查。林佑澤表示,每批農產品品質不同,比起單看良率,他更重視客訴是否減少。隨著訂單與製程資訊逐步累積,宜展也希望進一步建立需求預測、採購建議與生產排程模型,減少營運對資深員工個人經驗的依賴。

不只把菜切好,乾燥加工尋找第二成長曲線

除了改善截切本業,宜展也開始發展乾燥加工。學校團膳在寒暑假面臨需求波動,生鮮蔬果則有保存期限短、價格易受產季影響等限制。林佑澤希望藉由乾燥技術延長農產品保存期限,開拓附加價值更高的加工業務。

不過,乾燥同樣有依賴經驗的問題。傳統做法是太乾就降低溫度、縮短時間,不夠乾就反向調整。每批原料的水分與成熟度不同,反覆試做不僅增加成本,也難以維持品質一致。「品質目標沒有設定的話,前面的製程參數就不知道怎麼調整。」林佑澤將過去研發車用面板的思維帶進農產加工:先決定產品希望達到的口感、含水率與水活性,再回頭檢視原料成熟度、截切厚度及乾燥參數等條件。

團隊進一步結合不同乾燥技術、自行改造設備,並接洽桃園的設備業者合作。林佑澤曾比較其他地區的設備,最後選擇設備構造、乾燥均勻度與可靠度較符合需求的桃園業者。宜展也持續累積製程參數,希望未來透過AI找出適合不同原料的乾燥曲線,減少反覆試做。

「我們主要還是要做代工,想要做一個功能性的原料平台。」林佑澤說,果乾目前更像是展示技術能力的產品,未來希望將服務延伸至辛香料、中藥材、太空食品、超級蔬菜及寵物食品等領域。現階段宜展主要營收仍來自蔬果截切本業,乾燥事業尚未形成主要收入。未來若能建立穩定的乾燥製程與代工能力,宜展便有機會從既有蔬果供應鏈,切入附加價值更高的食品原料市場。

從彰化走向桃園,驗證營運方法能否跨區複製

隨著加工流程逐步數位化,宜展也開始思考,這套管理方法能否帶到彰化以外的場域。

參與桃園市政府青年事務局天際線加速器及Meet桃園+後,宜展擴大與桃園產業生態系的連結。林佑澤提到,天際線協助邀集不同局處了解團隊需求,並提供資源媒合機會。宜展也開始與桃園市農會及在地農民合作,增加北部原料來源。這項合作不只拓展了供應來源,更成為宜展因應極端天候、穩定供貨的重要助力。林佑澤回憶,先前中南部連日降雨,蔬菜供應受到影響,宜展便從北部調度蔬菜,以不同產區互相支援,降低天候對供貨的衝擊。此外,團隊也透過天際線資源,獲得參與日本國際伴手禮設計競賽的輔導,並成功榮獲金賞獎肯定,除了展現產品的創新與設計實力,也為宜展拓展海外市場、提升國際能見度創造更多機會。

下一步,宜展規劃以桃園大溪作為第二個驗證場域,將彰化累積的資料、SOP與加工管理經驗,轉化為可複製、可優化的營運管理模式,帶到不同產地、供應鏈及人員條件下驗證。林佑澤指出,未來若要跨區域擴張,不可能每到一個新地方,就把原有團隊整批搬過去。因此,宜展希望將資深員工的實務經驗,轉化為標準化流程與數據模型,結合AI進行生產排程、資源配置及營運決策,讓新場域能依據當地條件快速調整,降低對特定人員經驗的依賴。

從彰化到桃園,宜展接下來要驗證的,是這套從傳統農產加工現場整理出來的管理方法,是能夠跨區域複製、快速部署並持續優化的農產加工營運系統。 長期目標是降低新場域的建置成本與管理複雜度,提升擴張效率,讓傳統農產加工業具備規模化發展的能力。

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