人工智能:CNN过时了,有人提出GNN
主題:
DeepMind的提議:把傳統的貝葉斯因果網絡和知識圖譜,與深度強化學習融合
一、提出“圖網絡”
????????圖靈獎得主Judea Pearl指出的深度學習無法做因果推理的核心問題。
????????圖靈獎得主、貝葉斯網絡之父Judea Pearl,在ArXiv發布了他的論文《機器學習理論障礙與因果革命七大火花》,論述當前機器學習理論局限,并給出來自因果推理的7大啟發。Pearl指出,當前的機器學習系統幾乎完全以統計學或盲模型的方式運行,不能作為強AI的基礎。他認為突破口在于“因果革命”,借鑒結構性的因果推理模型,能對自動化推理做出獨特貢獻。
????????DeepMind聯合谷歌大腦、MIT等機構27位作者發表重磅論文,提出“圖網絡”(Graph network),將端到端學習與歸納推理相結合,有望替換深度學習,克服深度學習無法進行關系推理的問題。
二、AI的學派和成果
????????機器學習界有三個主要學派,符號主義(Symbolicism)、連接主義(Connectionism)、行為主義(Actionism)。
- 符號主義的起源,注重研究知識表達和邏輯推理。
????????經過幾十年的研究,目前這一學派的主要成果,一個是貝葉斯因果網絡,另一個是知識圖譜。
????????貝葉斯因果網絡的旗手是 Judea Pearl 教授,2011年的圖靈獎獲得者。但是據說 2017年 NIPS 學術會議上,老爺子演講時,聽眾寥寥。2018年,老爺子出版了一本新書,“The Book of Why”,為因果網絡辯護,同時批判深度學習缺乏嚴謹的邏輯推理過程。而知識圖譜主要由搜索引擎公司,包括谷歌、微軟、百度推動,目標是把搜索引擎,由關鍵詞匹配,推進到語義匹配。
- 連接主義的起源是仿生學,用數學模型來模仿神經元。
????????Marvin Minsky 教授因為對神經元研究的推動,獲得了1969年圖靈獎。把大量神經元拼裝在一起,就形成了深度學習模型,深度學習的旗手是 Geoffrey Hinton 教授。深度學習模型最遭人詬病的缺陷,是不可解釋。
- 行為主義把控制論引入機器學習,最著名的成果是強化學習。
????????強化學習的旗手是 Richard Sutton 教授。近年來Google DeepMind 研究員,把傳統強化學習,與深度學習融合,實現了 AlphaGo,戰勝當今世界所有人類圍棋高手。
DeepMind 前天發表的這篇論文,提議把傳統的貝葉斯因果網絡和知識圖譜,與深度強化學習融合,并梳理了與這個主題相關的研究進展。
三、DeepMind的技術指向“關系”
????????作為行業的標桿,DeepMind的動向一直是AI業界關注的熱點。最近,這家世界最頂級的AI實驗室似乎是把他們的重點放在了探索“關系”上面,6月份以來,接連發布了好幾篇“帶關系”的論文,比如:
- 關系歸納偏置(Relational inductive bias for physical construction in humans and machines)
- 關系深度強化學習(Relational Deep Reinforcement Learning)
- 關系RNN(Relational Recurrent Neural Networks)
- 論文比較多,但如果說有哪篇論文最值得看,那么一定選這篇——《關系歸納偏置、深度學習和圖網絡》。
而圖網絡是操作關系的最佳推手。
四、圖網絡構成概要
????????在論文里,作者探討了如何在深度學習結構(比如全連接層、卷積層和遞歸層)中,使用關系歸納偏置(relational inductive biases),促進對實體、對關系,以及對組成它們的規則進行學習。
????????他們提出了一個新的AI模塊——圖網絡(graph network),是對以前各種對圖進行操作的神經網絡方法的推廣和擴展。圖網絡具有強大的關系歸納偏置,為操縱結構化知識和生成結構化行為提供了一個直接的界面。
????????作者還討論了圖網絡如何支持關系推理和組合泛化,為更復雜、可解釋和靈活的推理模式打下基礎。
總結
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