人工智能作為推動(dòng)當(dāng)下科技創(chuàng)新和生產(chǎn)力整體提升的重要戰(zhàn)略性技術(shù)，受到世界范圍內(nèi)的普遍關(guān)注，尤其是隨著云計(jì)算和大數(shù)據(jù)的迅速興起。人工智能迎來(lái)了新的發(fā)展契機(jī)，而算法則是在幕後推動(dòng)人工智能實(shí)現(xiàn)的“核心引擎”，過(guò)去六十多年來(lái)以大腦模擬、神經(jīng)處理再以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的機(jī)器學(xué)習(xí)，每一次突破都推動(dòng)著人工智能技術(shù)的迭代演進(jìn)。

當(dāng)前，人工智能已經(jīng)在物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、機(jī)器人等多領(lǐng)域中落地應(yīng)用，與實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，迎來(lái)了發(fā)展的大好時(shí)期。豐富的應(yīng)用場(chǎng)景也對(duì)算法提出了新需求。自動(dòng)機(jī)器學(xué)習(xí)、聯(lián)邦遷移學(xué)習(xí)、可解釋深度學(xué)習(xí)等，一批算法促進(jìn)新產(chǎn)品的發(fā)展，加快社會(huì)向智能化不斷躍升。

值此之際，8月30日，由世界人工智能大會(huì)組委會(huì)主辦，上海交通大學(xué)、第四范式承辦的“2019世界人工智能大會(huì)國(guó)際前沿算法峰會(huì)”在上海世博展覽館舉行，作為此次世界人工智能大會(huì)十大主題峰會(huì)之一，國(guó)際算法峰會(huì)聚集超過(guò)1000位人工智能研究者和產(chǎn)業(yè)界實(shí)踐者，共同向底層技術(shù)發(fā)問(wèn)，求解能夠推動(dòng)產(chǎn)業(yè)變革的未來(lái)算法。

會(huì)上，美國(guó)卡內(nèi)基梅隆大學(xué)CMU計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)教父、乂學(xué)教育-松鼠AI首席AI科學(xué)家Tom Mitchell教授以“Learning from Unlabeled Data”為題，做了精彩的主題報(bào)告。

機(jī)器學(xué)習(xí)教父、乂學(xué)教育-松鼠AI首席人工智能科學(xué)家Tom Mitchell發(fā)表演講

Tom Mitchell長(zhǎng)期從事機(jī)器學(xué)習(xí)、認(rèn)知神經(jīng)學(xué)科等研究，曾編寫(xiě)Machine Learning （《機(jī)器學(xué)習(xí)》）一書(shū)，這是人工智能領(lǐng)域最經(jīng)典的教材之一，他也因此被稱(chēng)為機(jī)器學(xué)習(xí)之父。近年，Tom Mitchell開(kāi)始深度關(guān)注AI對(duì)教育的應(yīng)用，2018年11月起任中國(guó)AI教育獨(dú)角獸公司乂學(xué)教育-松鼠AI首席AI科學(xué)家，作為松鼠AI人工智能領(lǐng)域第一負(fù)責(zé)人，Mitchell 帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)十多位AI科學(xué)家和幾百位AI應(yīng)用工程師以及技術(shù)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)行人工智能在智適應(yīng)教育領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)用等。

在此次大會(huì)上，Tom Mitchell教授指出，在我們的世界，非標(biāo)記的數(shù)據(jù)要比已標(biāo)記的數(shù)據(jù)龐大，機(jī)器學(xué)習(xí)非常重要的一點(diǎn)就是學(xué)習(xí)如何將非標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，來(lái)改善機(jī)器學(xué)習(xí)的能力。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就要求學(xué)習(xí)程序必須要具備某種架構(gòu)，能弄清楚不同的函數(shù)及不同的限制關(guān)系。如果能對(duì)海量未經(jīng)標(biāo)注的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)，不管對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)還是自我反思預(yù)測(cè)錯(cuò)誤都將非常有意義。

當(dāng)前，以機(jī)器學(xué)習(xí)為核心的人工智能技術(shù)正在逐步推動(dòng)各行各業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，機(jī)器學(xué)習(xí)作為AI的一個(gè)重要分支，為人工智能提供了新的發(fā)展機(jī)遇。盡管如此、和人類(lèi)學(xué)習(xí)的方式相比，機(jī)器學(xué)習(xí)的方法依然非常狹窄。

Tom Mitchell教授著重介紹了一種被稱(chēng)之為永無(wú)止境的語(yǔ)言學(xué)習(xí)項(xiàng)目模型——NELL（Never-Ending Language Learner）框架。NELL像人類(lèi)一樣，學(xué)習(xí)很多類(lèi)型的知識(shí)，已經(jīng)具有自我監(jiān)督的經(jīng)驗(yàn)，能利用學(xué)到的知識(shí)改善后續(xù)學(xué)習(xí)，并通過(guò)充分的自我反思來(lái)避免學(xué)習(xí)中的平臺(tái)期。

“NELL理念非常簡(jiǎn)單，相當(dāng)于有一位程序員每天24小時(shí)不間斷工作，每天程序都會(huì)有兩個(gè)任務(wù)：第一是閱讀提取來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的更多信息，并刪除舊的錯(cuò)誤信息，以填充不斷增長(zhǎng)的知識(shí)庫(kù)，其中包含對(duì)每個(gè)信息的信心和來(lái)源，比如說(shuō)水是一種飲料，或者比爾蓋茨創(chuàng)立的微軟;第二，自我進(jìn)化，學(xué)習(xí)如何比昨天做得更好，如果任務(wù)跟昨天一樣，可以簡(jiǎn)單挖掘更多準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)?！?/p>

NELL在初始階段會(huì)有少量分類(lèi)，如飲料、人、植物、城市等是本體，同時(shí)加入關(guān)系，比如說(shuō)人創(chuàng)建了公司，或者飲料是食物產(chǎn)生。除此之外還會(huì)輸入樣本，大部分情況下輸入網(wǎng)端的是末標(biāo)注的數(shù)據(jù)，未標(biāo)注數(shù)據(jù)的信息分類(lèi)問(wèn)題也是目前大部分機(jī)器學(xué)習(xí)過(guò)程中的問(wèn)題所在。

Tom Mitchell教授稱(chēng)，其2010年開(kāi)始NELL項(xiàng)目，每天24小時(shí)運(yùn)作，直到去年九月，其擁有1.2億三元數(shù)據(jù)知識(shí)庫(kù)，并且每一年的邏輯推理能力、學(xué)習(xí)能力都在提升。而且基于十幾個(gè)沒(méi)有標(biāo)注的原始樣本數(shù)據(jù)，NELL可以擴(kuò)展已知的關(guān)系本體，并能參加一些新型的關(guān)系。通過(guò)不斷的累計(jì)，目前每個(gè)知識(shí)庫(kù)中擁有數(shù)億個(gè)三元數(shù)據(jù)庫(kù)。比如說(shuō)楓葉國(guó)是加拿大，多倫多是屬于加拿大的一座城市等，像這樣的例子均是程序從網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中學(xué)習(xí)攫取的數(shù)據(jù)。

在教育領(lǐng)域也是如此，現(xiàn)在已經(jīng)有幾百萬(wàn)人在使用人工智能教育系統(tǒng)，積累了許多數(shù)據(jù)，機(jī)器學(xué)習(xí)可以利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步發(fā)展。

“如果機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用在智適應(yīng)教育當(dāng)中，應(yīng)該在每一領(lǐng)域都具備一種功能，去了解學(xué)生現(xiàn)在的學(xué)習(xí)狀態(tài)，機(jī)器學(xué)習(xí)就是能夠發(fā)現(xiàn)這個(gè)功能是什么，我們可以用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)不斷的修改它，這是機(jī)器學(xué)習(xí)在其中的核心作用?！盡itchell談到。

新的機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的工具出現(xiàn)后，或許一個(gè)機(jī)器就可以收集高達(dá)十萬(wàn)名學(xué)生的答卷，就可以去分析這些答卷當(dāng)中學(xué)生出錯(cuò)的規(guī)律，在過(guò)去，一位老師窮其一生都不可能接觸多達(dá)這么多學(xué)生。

Tom Mitchell認(rèn)為，目前正在進(jìn)入AI對(duì)如何教育孩子產(chǎn)生重大影響的十年。

因?yàn)锳I的進(jìn)步，研究人員和公司正在不斷更迭新一代系統(tǒng)。例如松鼠AI智適應(yīng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)運(yùn)用進(jìn)化算法、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、遷移學(xué)習(xí)、圖論、及其他機(jī)器學(xué)習(xí)等多種AI技術(shù)，通過(guò)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中多維數(shù)據(jù)的全方位評(píng)估，給與最高效的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)路徑、學(xué)習(xí)節(jié)奏的把握以及深度的效果評(píng)估，最大化學(xué)習(xí)效率的提升，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在模擬優(yōu)秀特級(jí)教師的基礎(chǔ)之上，達(dá)到超越真人教學(xué)的目的。

回到NELL，其可以用擴(kuò)展kb、OntExt考慮NELL當(dāng)前本體中的每對(duì)類(lèi)別，在三個(gè)步驟中搜索類(lèi)別對(duì)成員之間經(jīng)常討論的關(guān)系的證據(jù)、提取兩個(gè)類(lèi)別的已知實(shí)例的句子、從提取的句子中通過(guò)上下文共生矩陣構(gòu)建上下文，然后將相關(guān)的上下文聚類(lèi)在一起。 每個(gè)集群對(duì)應(yīng)于兩個(gè)輸入類(lèi)別實(shí)例之間可能的新關(guān)系。

如果嘗試去訓(xùn)練這兩個(gè)函數(shù)，即通常所說(shuō)的協(xié)同訓(xùn)練，只要這些函數(shù)有足量多的標(biāo)注數(shù)據(jù)，誤差就會(huì)接近于零。并且最后能使用這些未標(biāo)注的數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)這些函數(shù)。

比如，松鼠AI系統(tǒng)成果之中的“非關(guān)聯(lián)性知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)概率”及“用錯(cuò)因重構(gòu)知識(shí)地圖”。

在將學(xué)科中的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行超納米級(jí)拆分的基礎(chǔ)上，非關(guān)聯(lián)性知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)概率基于知識(shí)地圖理論中不僅對(duì)知識(shí)點(diǎn)建立關(guān)聯(lián)性，追根溯源還對(duì)非關(guān)聯(lián)性的知識(shí)點(diǎn)建立了關(guān)聯(lián)概率，讓測(cè)試效率和學(xué)習(xí)效率可以分別比同類(lèi)產(chǎn)品的知識(shí)地圖理論模型提高3-10倍。從而提高測(cè)試效率和學(xué)習(xí)效率，更加精準(zhǔn)的檢測(cè)到孩子的知識(shí)薄弱點(diǎn)。

用錯(cuò)因重構(gòu)知識(shí)地圖就是將每一道題標(biāo)注不同種的錯(cuò)因。進(jìn)一步重構(gòu)知識(shí)地圖。更加精準(zhǔn)定位學(xué)生錯(cuò)因，知識(shí)薄弱點(diǎn)、精準(zhǔn)的給出最適合每一個(gè)孩子的學(xué)習(xí)路徑、從而提高學(xué)習(xí)效率。

“NELL理念一個(gè)非常重要的特點(diǎn)是能夠不斷的學(xué)習(xí)、不斷的改善，盡管它大部分使用的是網(wǎng)絡(luò)上未經(jīng)標(biāo)注的數(shù)據(jù)，但用未標(biāo)記的數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)的邏輯，對(duì)我以及對(duì)團(tuán)隊(duì)其他成員來(lái)說(shuō)都非常驚艷，希望更多的人能參與進(jìn)來(lái)，不斷優(yōu)化?！?/p>