注意力機制想要覺醒AI,總共分幾步?

2021-01-15 技致群芳

流行病導致所有離線會議都按下暫停按鈕,而AI也不例外。

但是,年度「高層會議」無法召開,因此在4月26日,ICLR 2020(國際代表性學習會議)採用了虛擬會議的形式,所有網民都可以參加盛會。

值得一提的是,本次ICLR會議接受了2,594篇論文中的687篇,吸引了來自近90個國家/地區的5,600多名與會者,是2019年2,700篇論文的兩倍。

在這種情況下,是否有任何新事物值得我們考慮和探索?

然後,我不得不提到圖靈獎獲得者,蒙特婁學習算法研究所所長Yoshua Bengio所強調的「 AI喚醒」。

在我們普及科學之前,一般的人工智慧有多遠。人工智慧如何在短短幾年內醒來?這必須從Bengio視為機器學習殺手的注意力機制開始。

將意識注入機器:注意力機制增加了另一項任務

腦極體的高級讀者應該熟悉注意力機制。在機器學習任務中,例如圖像處理,語音識別和自然語言處理,過去兩年中引入了注意力模型。

在行業中如此受歡迎,其特點自然是突出的:

一種是讓神經網絡學習僅專注於特定部分,從而大大提高任務的有效性和效率。在諸如神經機器翻譯,預訓練語言模型和圖像識別等任務中,它已顯示出前所未有的結果。根據Bahdanau等。在2015年提出了關注機制後,它們被ICLR接受,如今,它的各種變體已成為機器翻譯算法的「標準」。

第二個是減少機器學習的成本,同時增加可解釋性。眾所周知,深度學習神經網絡的模型訓練通常取決於大規模數據集。不僅數據獲取的成本非常高,而且訓練力和時間也很昂貴,並且關注機制的「選擇性」可以直接提高質量和效率,還可以為序列數據建立權重和映射,從而可以連結輸入和輸出,避免了算法的「黑匣子」。

由於注意力機制並不是什麼新鮮事物,為什麼Bengio在他的報告「與意識相關的深度學習超越」中故意將注意力機製作為規則,甚至成為AI的希望?

簡單來說,Bengio認為注意力機制可以幫助機器學習模型實現「有意識的」推理。

以前,許多算法創新(例如自我監督學習,元學習,多任務學習,轉移學習等)都在幫助機器學習獲得「無意識」,這類似於人類的直覺,習慣和先前的經驗。 。

藉助此功能,AI可以快速執行一些直觀的任務,使人們感到非常聰明。例如,當訓練AI以學習一些隱性知識時,它可以將這些知識內化並迅速適應,而不會在遇到新事物時進行重新訓練。例如,當AI記住路況時,它可以與乘客自由聊天,而不會延遲自己對交通狀況的響應並隨時安全駕駛。這已經超過了許多人類駕駛員嗎?

但是,如果您在嶄新的道路上行駛,如果有人在耳邊嘈雜,則會打擾駕駛員的思維,並阻止另一方專心處理。這時,上述「有意識的」系統將用於在新情況下將一些新概念與陌生事物聯繫起來。

正如西方世界的神經科學家和神經科學家大衛·伊格曼(David Eagleman)所說,意識是一種貫穿編程的聯繫。

當機器可以超越設置並開始自己思考和思考,適應甚至推斷外界變化的原因時,這不是Deloris(「西方世界」的女主人公)醒來的時刻嗎?

從這個角度來看,深度學習需要變得更強大,這是「自覺」推理能力。

從超越人類到模仿人類,人工智慧的回歸

既然「操縱」的感覺是如此轟動,學者們將如何工作呢?在過去的幾年中,注意力機制已經有了長足的發展和進步。

從時間的角度來看,注意力機制的功能開始被AI使用,該機制可以追溯到2014年,當時Google團隊使用它在RNN卷積神經網絡模型上對圖像進行分類。但是真正的爆炸主要是由於其在NLP機器翻譯任務中的證明。

在2017年,由Google的機器翻譯團隊發布的「注意力就是您所需要的」提出了一種新穎的基於注意力的機器翻譯架構。大量的自我注意機制被用來學習文本表示。最有影響力的論文之一。

後來,它開始廣泛用於基於RNN / CNN等神經網絡模型的NLP任務,並且還擴展了許多變體,例如基於輸入項的逐項軟注意力,基於輸入的軟注意力核心指導思想逐項硬注意力,按位置軟注意力等類似,即增加神經網絡隱藏層中注意力機制的權重。

但是應該注意,注意力機制仍然存在許多問題:

例如,注意力機制與其說是指導思想,不如說是一種技術。通過模擬人類閱讀和聽力中的注意力行為,為不同的輸入數據分配了不同的權重。為了獲得期望的結果,訓練仍需要大量數據。

可以說,注意機制在神經機器翻譯(NMT)任務上的出色表現仍然是基於擁有大量高質量語料庫的前提。一旦遇到更極端的情況,例如某些語言幾乎沒有雙語語料庫的事實,那麼無論注意力機制有多強大,它都必須是盲目的。

另一個例子是,注意力機制達到了「有意識的」推理的前提,這是理解默會知識的能力,也就是說,那些沒有邏輯推理而是通過感覺難以用語言,文字和圖表表達的知識。 ,直覺,理解獲得的能力。

對於人類來說,這是小菜一碟,但將其嵌入深度學習算法並不是一件容易的事。 DeepMind開發了一個交互式網絡,試圖教會代理快速學習某些物體(如嬰兒)的屬性和關係。交互式網絡的預測結果比普通的神經網絡要準確得多,但是模擬人類的直覺並快速反饋還為時過早。而且,機器必須犯成千上萬個錯誤,才能像人一樣正確操作。

換句話說,Bengio眼中的「注意力機制」實際上是「注意力3.0」的升級版本,對於「機器喚醒」來說還為時過早。

機器醒了,但僅依靠注意力是不夠的

上述問題不僅阻礙了注意力機制的「通往上帝之路」,而且阻礙了人工智慧發揮更高的價值。

下一步,也許就像將注意力機制引入RNN一樣,繼續在其他領域積極引入算法和模型,這將帶來不可思議的魔術效果。

從ICLR 2020技術趨勢的角度來看,還有許多算法已用於解決重要問題,例如機器注意力機制的直覺和泛化。

如元學習。在今年的精選論文中,Google有五篇致力於元學習。

簡單來說,元學習就是讓代理使用以前的知識經驗來「學習學習」(Learning to Learn),然後更有效地完成新任務。

有了這一能力,它自然就能解決訓練數據不足和系統通用性低的問題,並幫助AI繼續豐富和修改自己的知識網絡。通過這種能力,已經獲得人類常識的AI可以希望達到「有意識的」推理。

最後,還需要打開大腦。想像一下,如果實現了「有意識的」推理,那麼AI就會真正喚醒,它將為人類帶來什麼?

猜想一,人工智慧的服務能力將明顯提高。在實踐中,不斷學習處理複雜任務將不再困難。想像中的智能管家機器人和智能女友不再是問題。

猜想二,人工智慧可以像人類一樣推理,同時擁有情感,那麼自然就有可能形成自己的社會關係。那時,為什麼整個社會仍然需要像我這樣的普通人,我們不知道。

幸運的是,無論是今天的注意力機制還是人工智慧本身,都需要更長的時間和更多的耐心來再現人的腦力。更令人欣喜的是,在流行病「黑天鵝」的席捲下,人工智慧仍然引領著全球行業參與者連接,思考和探索未來的藏寶圖。這可能是最令人上癮的技術。

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