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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導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?
導航不是愈高階愈好!桃園產官資源如何賦能互宇向量,讓複雜技術真正「用得起、用得上」?

當無人機、無人船失去衛星定位訊號,還能繼續完成任務嗎?這道問題不只考驗導航設備的精度,更牽涉不同技術如何搭配,才能兼顧成本、可靠性與實際部署需求。

要理解自主載具如何在衛星訊號中斷時持續導航,得先認識「慣性導航」。互宇向量執行長鍾宏彬拿棒球作比喻:投手把球投出去後,球沒有GPS或遙控器,仍會依照出手角度、力量與旋轉向前運動。慣性導航則透過感測加速度與旋轉變化,持續推算載具的姿態、速度與位置。不過,慣性導航的誤差會隨時間累積,衛星定位訊號一旦中斷,位置推算也可能逐漸偏移。因此,自主載具需要不同定位與感測技術相互配合。2022年成立的互宇向量,便從這項需求切入,協助客戶選擇適合的導航技術,並將系統整合到產品中。

先定義任務,再決定導航規格

「以終點當起點。」鍾宏彬如此形容互宇向量的產品開發原則。相較於先提供設備、再由客戶自行整合,互宇向量在開發初期便參與討論,了解客戶要完成什麼任務,再決定性能、材料、演算法與預算。這套方法稱為「前端部署」。

以無人機精準投送為例,客戶希望載具不只抵達指定區域,還能接近建築物完成投送。飛行距離、定位精度、是否有人遙控,以及衛星訊號中斷後需要自主運作多久,都會影響系統設計。互宇向量必須先釐清這些條件,再選擇感測元件、調整導航架構,而不是直接套用既有產品。

互宇向量的技術涵蓋光纖陀螺儀(FOG)、慣性量測單元(IMU)、姿態與航向參考系統(AHRS),以及GNSS/INS融合導航方案。團隊曾與產業夥伴在實際水域驗證無人船導航系統,也透過觀音山隧道測試,觀察衛星訊號中斷時的導航表現。

對客戶而言,驗證的重點在於系統能否在任務要求的時間內維持足夠精度。互宇向量也不一定選用最高規格的零組件,而是依照需求調整演算法、材料與系統配置,必要時整合其他供應商的技術,減少客戶自行開發、測試與整合的時間及成本。

從光纖陀螺到系統整合,互宇向量把技術推向可部署的產品

鍾宏彬2010年投入光纖陀螺核心技術研究,2016年共同創辦極星光電。當時核心元件的客戶多具備自行整合能力,應用市場相對有限。他逐漸意識到,若想讓技術接觸更多使用者,就不能只停留在零件,還得往感測模組與完整系統發展。2022年成立互宇向量後,鍾宏彬延續過去累積的技術,採取合作設計製造(JDM)模式,讓團隊從產品開發初期便參與設計與驗證。

他把這種服務形容為「高階料理包」:客戶不必自行採購所有原料、研究怎麼煮,而是由互宇向量協助整合適合的技術,完成產品部署。公司不走低價、拚量路線,而是選擇與少數具有長期需求的專業客戶深入合作。目前團隊服務約12家核心客戶,透過持續參與產品開發,累積技術與合作經驗。

航太市場考驗的不只是技術,還有供應鏈與驗證能力

航太是互宇向量積極拓展的市場。目前約四成業務聚焦航太應用;2023年,團隊也與國家太空中心(TASA)展開策略性合作,推進MIOC與FOG技術的太空應用。

航太產業尤其重視「飛行履歷」(Flight Heritage)。鍾宏彬打趣地說,普通杯子就是杯子,但如果真的上過太空,「它就變成太空杯」。設備即使通過完整的地面測試,仍不等於經歷過發射與太空環境。對國際航太客戶而言,實際飛行驗證是評估設備可靠性的重要依據。鍾宏彬回憶,團隊過去花了兩、三年尋找海外企業客戶,始終不得其門而入。後來有國際業者得知互宇向量與國家太空中心合作,反而主動找上門。這段經驗讓他體會到,進入航太供應鏈除了技術能力,還需要讓國際客戶看見合作經驗與可信度。

從中央大學到蘆竹,桃園產官資源如何成為互宇的產業支點?

互宇向量與桃園的淵源,早在公司成立前就已開始。鍾宏彬從中央大學求學、攻讀博士到投入研究,一路留在桃園;第一次創業落腳楊梅,互宇向量則從青埔搬到蘆竹,建立廠辦空間。他笑稱,自己就像桃園「生出來的baby」。

桃園及北部地區聚集電路板、電子製造與機械加工等供應商,具備成熟的產業基礎。不過,部分業者長期專注既有市場,未必想過自身技術還能延伸至無人載具與航太應用。鍾宏彬舉例,互宇向量曾與傳統機械加工業者合作,協助對方了解航太供應鏈的品質驗證與製造要求,探索跨入新市場的可能。對這些業者而言,挑戰未必是技術能力不足,而是過去缺乏接觸航太應用的機會,不熟悉相關規格與驗證流程。

創業過程中,互宇向量也持續接觸桃園市政府青年事務局及相關局處、育成體系,參與創業交流與產業展會。鍾宏彬看重的是這些場合能讓團隊認識不同領域企業,拓展未來合作的可能。包括Meet桃園+在內的創業輔導與產業交流平台,也為在地新創提供接觸產業資源的機會。

從光纖陀螺核心元件走向完整導航系統,再延伸至航太合作與海外市場,互宇向量逐步建立從任務規劃、技術整合到系統驗證的能力。接下來,如何運用桃園既有的電子製造與精密加工基礎,找到更多能共同開發產品的夥伴,將是團隊拓展國際市場的重要課題。

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