Как вы думаете, чего в апельсине больше — кожуры, или, хм, апельсина?



Предлагаю, если есть возможность, пойти на кухню, взять апельсин, очистить и проверить. Если лень или нет под рукой — воспользуемся скучной математикой: объем шара мы помним из школы. Пусть, скажем, толщина кожуры равна от радиуса, тогда , ; вычтем одно из другого, поделим объем кожуры на объем апельсина… получается, что кожуры что-то около 16%. Не так уж мало, кстати.

Как насчет апельсина в тысячемерном пространстве?

Пойти на кухню на этот раз не получится; подозреваю, что формулу наизусть тоже не все знают, но Википедия нам в помощь. Повторяем аналогичные вычисления, и с интересом обнаруживаем, что:

• во-первых, в тысячемерном гиперапельсине кожуры больше, чем мякоти
• а во-вторых, ее больше примерно в 246993291800602563115535632700000000000000 раз

То есть, каким бы странным и противоречивым это ни казалось, но почти весь объем гиперапельсина содержится в ничтожно тонком слое прямо под его поверхностью.

Начнем с этого, пожалуй.

То, о чем я попытаюсь сейчас рассказать, выглядит как настоящая магия.

Если вы что-то знали о нейронных сетях до этого — забудьте это и не вспоминайте, как страшный сон.
Если вы не знали ничего — вам же легче, полпути уже пройдено.
Если вы на «ты» с байесовской статистикой, читали вот эту и вот эту статьи из Deepmind — не обращайте внимания на предыдущие две строчки и разрешите потом записаться к вам на консультацию по одному богословскому вопросу.

Итак, магия:


Слева — обычная и всем знакомая нейронная сеть, у которой каждая связь между парой нейронов задана каким-то числом (весом). Справа — нейронная сеть, веса которой представлены не числами, а демоническими облаками вероятности, колеблющимися всякий раз, когда дьявол играет в кости со вселенной. Именно ее мы в итоге и хотим получить. И если вы, как и я, озадаченно трясете головой и спрашиваете «а нафига все это нужно» — добро пожаловать под кат.

Вы бы никогда не подумали, но это прогулка по пространству нейросети-фальшивомонетчика. Сделано крутейшими людьми Anders Boesen Lindbo Larsen и Søren Kaae Sønderby

Допустим, у нас есть задача — понять окружающий мир.
Давайте для простоты представим, что мир — это деньги.

Метафора, может быть, с некоторой моральной двусмысленностью, но в целом пример не хуже прочих — деньгам (банкнотам) определенно свойственна какая-то сложная структура, тут у них цифра, тут буква, а там хитрые водяные знаки. Предположим, нам нужно понять, как они сделаны, и узнать правило, по которым их печатают. Какой план?

Напрашивающийся шаг — это пойти в офис центрального банка и попросить их выдать спецификацию, но во-первых, вам ее не дадут, а во-вторых, если выдерживать метафору, то у вселенной нет центрального банка (хотя на этот счет есть религиозные разногласия).

Ну, раз так, давайте попробуем их подделать.

Если вы интересуетесь искусственным интеллектом и прочим распознаванием, то наверняка уже видели эту картинку:


А если не видели, то это результаты Хинтона и Крижевского по классификации ImageNet-2010 глубокой сверточной сетью

Давайте взглянем на ее правый угол, где алгоритм опознал леопарда с достаточной уверенностью, разместив с большим отрывом на втором и третьем месте ягуара и гепарда.

Это вообще довольно любопытный результат, если задуматься. Потому что… скажем, вы знаете, как отличить одного большого пятнистого котика от другого большого пятнистого котика? Я, например, нет. Наверняка есть какие-то зоологические, достаточно тонкие различия, типа общей стройности/массивности и пропорций тела, но мы же все-таки говорим о компьютерном алгоритме, которые до сих пор допускают какие-то вот такие достаточно глупые с человеческой точки зрения ошибки. Как он это делает, черт возьми? Может, тут что-то связанное с контекстом и фоном (леопарда вероятнее обнаружить на дереве или в кустах, а гепарда в саванне)? В общем, когда я впервые задумался над конкретно этим результатом, мне показалось, что это очень круто и мощно, разумные машины где-то за углом и поджидают нас, да здравствует deep learning и все такое.

Так вот, на самом деле все совершенно не так.

Посмотрите на это фото.



Это совершенно обычная фотография, найденная в Гугле по запросу «железная дорога». И сама дорога тоже ничем особенным не отличается.

Что будет, если убрать это фото и попросить вас нарисовать железную дорогу по памяти?

Если вы ребенок лет семи, и никогда раньше не учились рисовать, то очень может быть, что у вас получится что-то такое:

«В 1997 году Deep Blue обыграл в шахматы Каспарова.
В 2011 Watson обставил чемпионов Jeopardy.
Сможет ли ваш алгоритм в 2013 году отличить Бобика от Пушистика?»

Эта картинка и предисловие — из челленджа на Kaggle, который проходил осенью прошлого года. Забегая вперед, на последний вопрос вполне можно ответить «да» — десятка лидеров справилась с заданием на 98.8%, что на удивление впечатляет.

И все-таки — откуда вообще берется такая постановка вопроса? Почему задачи на классификацию, которые легко решает четырехлетний ребенок, долгое время были (и до сих пор остаются) не по зубам программам? Почему распознавать предметы окружающего мира сложнее, чем играть в шахматы? Что такое deep learning и почему в публикациях о нем с пугающим постоянством фигурируют котики? Давайте поговорим об этом.