Tuesday, July 11, 2017

人工智能、机器学习、深度学习

我们外行人常常搞不清artificial intelligence(AI)、machine learning(ML)、和deep learning(DL)的关系。本文内容取自nvidia的博客网站的介绍文章。Nvidia为无人驾驶技术提供数据操作平台,最近和Toyota、百度等等公司达成了协作关系。NVIDIA坐落在硅谷的Santa Clara。

人工智能(AI)、机器学习(ML)、和深度学习(DL)技术之间到底是什么关系呢?Google DeepMind开发的电脑围棋软件AlphaGo,在韩国以五局三胜赢了世界上最好的职业棋手,媒体用了所有这三个名词来报道AlphaGo,因为人工智能、机器学习、和深度学习都是AlphaGo赢赛的原因。但这三个名词是不同的,你可以把这三者想成同心圆的关系:AI在最外围,是人们首先听见的概念,DL的发展在最里面,是AI发展的核心动力,只应用在一部分的ML技术上,却驱动了整个AI界各层面的爆炸性发展和应用,如下图所示:

AI能够大发展的主要原因是图像处理器(GPUs)和存储技术大大发展了,能够又快、又便宜地同时处理大量信息,并且几乎是无限制地快速存储和访问这些数据,以及快速地综合分析各类数据的能力(称为大数据)。随着各种传感器的研发,收集到更多更广的数据资源,反过来又进一步促进大数据技术的发展...现在能够利用AI的行业已经相当广了。

起初,计算机开始发展出来的时候,AI科学家就梦想着计算机有一天能够具有人类智力的特点。收集数据,计算,分类等等,机器肯定比人来的快,于是有了ML的设想—一种让机器取得AI的途径。举个机器学习的例子:

我们的电子邮箱,起初使用时收到很多垃圾邮件。现在有一大堆都被自动送到另一个文件夹去了,因为你的电子邮件服务商开始让你的计算机学习辨认垃圾邮件了。他们先输入一些数据,指出某些垃圾邮件的特征。然后允许用户指出,哪些垃圾邮件它没有辨认出来,哪些并不是垃圾邮件--它有辨认失误。你若借着点击“spam”或“not spam”经常“教导”,你的计算机就会累积数据,“学会”在这方面更好地服务你。你如果经常不看某人寄来的邮件而直接删除,你的计算机也可能学会,把那人的邮件自动归类为垃圾邮件等等,这些都不需要你为它编程序!你的电脑还会在一定时期之后自动为你清除垃圾文件夹,所以你最好定期检查一下你的垃圾文件夹,以免遗失重要信件。

虽然计算机可以借着积累的数据“学习”辨认文字和图像,并根据辨认结果很快作出某些决定和行动,还是远远不能和人类智力相比。下一步是进入DL发展阶段,就是让计算机拥有深度的学习能力。

DL是采用某种复杂的算法系统,来实现ML,让ML来模拟人的大脑神经网络。人的大脑有很多彼此联络的神经元,每个神经元都和周围所有其它的神经元联络,让人能够毫不费力地联想、分析、判断。而模拟的人工神经网络只能有一些离散层次的联结,而且数据传播的方向是预先设计好的。

比如,你把一个图像破碎成许多小块,送进人工神经网的第一层,就是那些单个的神经元,处理后送给第二层,第二层处理后再送到第三层等等,最后综合结果,达到辨认出来的目的。每一层的神经元处理结果都产生一个指数,这个指数叠加到最后,越高就说明所得结论的把握越高。比如辨认六角形的红色停车标志,图景中有没有停车标志呢?机器能够给出一个百分数,告诉你辨认出来的几率有多大。

能够辨认一幅图画还不够,实现深度学习的DL阶段真正开始,全靠图像处理技术完善,就是GPUs出现,才算真正把人工智能的神经元设想实现。起初认错的几率比较大,需要增加人工神经元网络的规模和密度,还需要常输入正确答案,然后借着DL算法来处理许多的ML图像,并借着筛选结果,来“训练”计算机“学习”看很多图像,得出抽象的分析结果。

DL是某种用来筛选结果的特别算法,不同的AI任务有不同的变量。现在在某些AI情况下,使用了DL的ML已经比人还强了。比如辨认血液中的某些癌指标,辨认磁共振图像扫描中的血相和肿瘤等等。Google开发出来的AlphaGo一遍遍地与自己下棋,使用了DL技术的ML不住地筛选并记住比较优化的棋局步骤,最后赢了世界上最好的棋手。

DL可以用在很多ML的领域中。DL能够把各种任务划分成细小的任务,使机械辅助成为可能,比如无人驾驶车辆,检查身体等等。AI因为DL和ML技术而大大发展,这些工作在不久的将来都必定会因为AI得到突破。

下面是NVIDIA公司的CEO黄仁勋(Jensen Huang)博士解释DL的概念。他后面演示了VR电脑游戏。因为NVIDIA是一个DL平台,所以应用是很多的,家居啊,运输啊等等。从讲演开始大约19分钟左右,黄总裁开始解释无人驾驶技术,很有趣。AI车辆不仅了解车辆周围的情形,也了解司机和乘客的状况,必要时发出警告。不用说,AI车辆能够完全自行驾驶。



NVINDIA最早研制自动驾驶技术的合作伙伴是奥迪汽车。

Saturday, July 8, 2017

无人驾驶车辆的研发状况

到2021年,无人驾驶车辆的时代将要开始。美国的《商业内幕》网站(Business Insider)列出了19家目前正在积极研发无人驾驶车辆和技术的公司,其中有的已经宣告他们的全自动无人驾驶车辆届时将在美国实际投入使用。(当然是假定必要的法律规条制定到位和实施。)
Tesla

参与了这场研发竞赛的公司包括:

Tesla的目标是2018年具备全面的无人驾驶技术。首席执行官Elon Musk 2015年9月就宣布了这个决心,但是2018年美国从法律上只怕还没那么快让无人驾驶车辆上街。

Uber是共享经济的前锋,已在宾州匹兹堡推出了使用无人驾驶车辆的试点计划,用的就是福特的Fusion型号,媒体报刊今年作了不少详细报道。Uber的首席执行官Travis Kalanick一度受邀进了川普内阁的工商咨询委员会呢。

Google拥有最大的交通路况和人脉资讯,也参与了无人驾驶技术的研发。它的前项目领头人Chris Urmson曾在2015年的一个讲演中提到2020年完成期限。Google旨在逐步推出半自动的驾驶功能,据说最后目标还是要生产出全自动的无人驾驶车辆。

Toyota的目标也设在2020年,他们在2015年宣布投资10亿在人工智能和机器人上,成立了专门的研究所(TRI)来改进车辆。TRI坐落在硅谷的Palo Alto,今年三月份美国工商杂志《福布斯》报道,他们初次成功完成无人驾驶接送的试验,如同机器人保姆和车夫,非常安全可靠。

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BMW

BMW目前的7系列型号已经具有一些半自动功能来增加安全性。公司打算把一个全电动、能够无人驾驶的汽车型号引进中国。

Volvo旨在增加车辆的安全性,准备在2020年之前在所有的车上装备半自动的安全功能,并推出全自动驾驶的车型。今年,这家公司已开始在瑞典作实际的自动驾驶试验:找一个家庭试用XC90s,收集其驾驶数据,然后安装到100辆XC90s型号,给其他的人测试和使用...据称Volvo也打算在中国测试呢。

Nissan决心在2020年之前生产出实际可用的自动驾驶车辆,他们已经具备了一些必要的先进技术。这两天有消息宣布,他们的电动Leaf型号将配备按钮启动的全自动泊车功能
Ford 自动驾驶车辆

Ford将于2021年推出一批自动驾驶车辆,参与Uber的车辆共乘(或称叫车服务Hailing service)系统。这批车辆将没有方向盘、刹车、和油门,谁都可以用,不必是有钱人的奢侈专利。最近,Ford和中国的百度联手,投资硅谷先进的激光雷达系统和传感器公司Velodyne,开发自动驾驶和共乘通讯的新技术。

General Motors和Lyft联手,也投资建造电动的全自动无人驾驶汽车互联网,服务大众用戶。根据據最近的報導,GM与硅谷的创新公司Cruise Automation合作开发無人駕駛汽車,今年一月Chevy Bolt型号已经开始在密歇根州的生产线上组装.车顶有好几十个攝像头和传感器。装好后运到旧金山安装软件和测试调整,然后送交试点运行计划

Daimler是奔驰牌汽车的生产厂家。他们也设下了2020年的目标,生产无人驾驶的运输大卡车。他们在2016年7月已有第一辆自动驾驶的大卡车在公路上完成了自行驾驶任务,估计到2020年这卡车是可以实际投入使用的,解决长途驾驶人员疲劳和危险的问题。
还有Audi A7,2015年自行驾驶了550英里;北京的搜索集团百度公司,要在中国为汽车行和自动驾驶的合作伙伴提供软件平台,帮助他们搭建自动驾驶系统,打开共享经济的道路;Honda从2015年就一直在旧金山测试他们的无人驾驶车辆,有些半自动的安全驾驶警告功能已经安装在2016 Acura和Civi型号上;

Hyundai也在努力发展他们车辆上的无人驾驶功能,比如探测器发出紧急自动刹车指令,要安装在新车的型号上。嘿,恐怖分子绝对没办法用这样的车作案!

汽车供应商Bosch现正研发和生产的产品包括雷达传感器,和一切新的无人驾驶技术所需要的汽车零部件。世界上其它正在研发和试验无人驾驶汽车技术的还有欧洲的第二大汽车生产厂家,法国的PSA Groupe,中国的LeEco和与其合作的美国初创公司Faraday Future,而Apple,已经把力量集中在自动驾驶软件的开发上。

Thursday, July 6, 2017

福特汽车的智能交通

根据2017年消费者电子展消息,福特公司已和美国最大的电信营运商AT&T,以及车辆技术公司Delphi联手,发展Vehicle-to-Anything (V2X) communication技术,并开发崭新的V2X技术平台。下面是福特公司的总裁兼首席执行官Mark Fields的话:



“福特将在5年之内开始批量生产“全自动驾驶”车辆。也就是说,没有方向盘要把握,没有油门需要踩,也没有刹车,因为不需要一个司机。实际上,我们相信自动驾驶车辆将要对社会产生显著的影响,这影响相当于一百多年前福特开始有汽车组装生产线的影响。当我们回顾过往,我们如何对人们的生活产生了巨大影响,我们知道在前面的一百年中,自动驾驶车辆将要再次改变世界的运转。”

当然,福特不是唯一研发自动驾驶系统的公司。目前在旧金山硅谷地区,這些无人驾驶车辆已经在大量的前期实验過程當中。下面是研发「可持续交通系统」的Lauren Isaac讲演,对未來智能交通共享作了描述--毕竟,不需要司机最终导致不需要个人拥有车辆--共享经济是技术发展的大趋势。

Sunday, July 2, 2017

狮子鱼碰上创新技术

用无人机专门寻找和捕捉狮子鱼,卖到餐厅,作成美味,是初创公司American Marine Research Company的构想和目标。祝他们成功!

根据《科学美国人》的报道,狮子鱼本来栖息在印度洋海域,可是1985年进入大西洋南部(很可能是水族馆扔进海里去的),大量繁殖,严重侵犯威害到其它海生动物和鱼类。2013年,狮子鱼蔓延到加勒比海和在墨西哥湾,栖息密度已经远超其原产地,而且增速毫无减缓的趋势,很难铲除。

《今日美国》报道说,四位年轻刚刚毕业的学生,分别从麻州理工学院、普林斯顿大学、康乃尔大学、欧文研究生院走到一起,初创公司来接受这个挑战。他们去到佛罗里达州的西部,研制专用的无人机。狮子鱼没有天敌,他们要为狮子鱼制造人工的天敌。无人机必须能够准确分辨鱼种,免得错捕其它鱼类。另外,这狮子鱼的刺剧毒,必须安全除去毒刺、才能在市场销售和制成美食。

搜索网上新闻,水下机器人Guardian LF1已经被发明出来,能够潜入水下400英尺捕捉狮子鱼,一次捕捉10条,效率很高。一家非盈利组织RSE(Robots in Service of the Environment)在百慕大4月19日举行的狮子鱼饮食大赛上展示了Guardian LF1。


看来,狮子鱼碰上新的科学技术,必然要被消灭。