Czym jest Deep Learning? Przykłady działania Deep Learning w praktyce

Deep learning to jedna z podkategorii uczenia maszynowego jest ściśle związane ze sztuczną inteligencją. Wykorzystuje sieci neuronowe, które zbudowane są na wzór ludzkiego mózgu, dzięki której komputery uczą się coraz lepiej, jak rozpoznawać obrazy, ludzki głos czy jak przetwarzać język naturalny. Na czym polega głębokie uczenie oraz gdzie znajduje zastosowanie?

Historia Deep Learning

Historia sięga początków rozwoju sztucznej inteligencji w latach 50-tych XX wieku, kiedy to powstawały pierwsze modele neuronowe. Jednakże w latach 70-tych, w wyniku publikacji prac amerykańskiego matematyka Paula Werbosa i amerykańskiego psychologa Jamesa Hintona, rozpoczęła się intensywna praca nad sieciami neuronowymi i ich zastosowaniami w uczeniu maszynowym. Pierwsze zastosowania sieci neuronowych obejmowały rozpoznawanie ręcznie pisanych cyfr oraz rozpoznawanie mowy. Jednak z powodu ograniczeń technologicznych i braku wystarczającej mocy obliczeniowej, rozwój Deep Learningu został powstrzymany na kilkadziesiąt lat. Dopiero rozwój komputerów o dużej mocy obliczeniowej i pojawienie się dużych zbiorów danych (big data) oraz algorytmów uczenia maszynowego, umożliwił ponowne odkrycie potencjału sieci neuronowych. W 2012 roku, algorytm oparty na sieciach neuronowych opracowany przez zespół badawczy pod kierownictwem Geoffa Hintona, zrewolucjonizował dziedzinę rozpoznawania obrazów i otworzył drogę do wielu innych zastosowań Deep Learningu w praktyce.

Jak działa Deep learning?

Deep learning, czyli uczenie głębokie, to algorytmy oparte na sieciach neuronowych zaprojektowanych na podobieństwo ludzkiego mózgu, które z wykorzystaniem ogromnych zbiorów danych Big Data uczą się samodzielnego rozpoznawania tych informacji — łączą je i kategoryzują, dostrzegając zależności i powiązania pomiędzy zebranymi danymi. Głównym zadaniem tych zaawansowanych algorytmów jest jak najlepszy proces rozpoznawania danych z jak najmniejszym udziałem człowieka. Deep learning jest ściśle związany z przetwarzaniem danych kognitywnych (cognitive computing), które umożliwiają komputerom rozumieć ludzkie sygnały i zwracać odpowiedź na nie w postaci zrozumiałej dla człowieka. Choć proces tej nauki odbywa się o wiele dłużej niż w przypadku ucznia maszynowego, które pracują na o wiele mniejszych zbiorach danych, to właśnie uczenie głębokie pozwala osiągnąć naprawdę spektakularne efekty, jeśli chodzi o klasyfikowanie, rozpoznawanie, wykrywanie i opisywanie danych.

Deep learning – zastosowanie

Dzięki nowym odkryciom i technologiom, deep learning jest obecnie w fazie niezwykle intensywnego rozwoju. Ogromny postęp w dziedzinie zaawansowanych algorytmów i sieci neuronowych przyczynił się do zwiększenia skuteczności metod uczenia głębokiego, a rosnąca dokładność metod tej nauki przynosi ogromną wartość biznesową.

Rozpoznawanie obrazu

Sieci neuronowe analizują i interpretują obrazy z kamer, skanerów i zdjęć – z powodzeniem wykorzystywane m.in. w:

• autonomicznych pojazdach (rozpoznawanie znaków, pieszych, przeszkód),
• medycynie (analiza zdjęć rentgenowskich i rezonansów),
• monitoringu miejskim i poszukiwaniach przestępców.

Rozpoznawanie głosu

Dzięki deep learning powstały takie rozwiązania jak:

• Siri, Alexa, Google Assistant,
• systemy transkrypcji mowy (np. w służbie zdrowia, sądownictwie),
• interaktywne call center i chatboty.

Przetwarzanie języka ludzkiego

Deep learning napędza nowoczesne systemy analizy tekstu:

• tłumaczenia maszynowe (np. DeepL, Google Translate),
• analiza sentymentu (np. w mediach społecznościowych),
• systemy wspomagania pisania, autokorekty, generowania treści (np. ChatGPT).

Systemy rekomendujące

Netflix, Amazon, Spotify czy YouTube wykorzystują deep learning do:

• przewidywania preferencji użytkowników,
• personalizacji treści i reklam,
• analizy historii zakupów i zachowań.

Generatywna AI

Od 2023 roku obserwujemy boom na tzw. Generative AI – modele, które tworzą:

• teksty (np. ChatGPT),
• obrazy (DALL·E, Midjourney),
• muzykę i wideo (np. Sora od OpenAI).

Te modele mają zastosowanie w marketingu, edukacji, filmach, grach, a także w programowaniu i analizie danych.

Edge AI i IoT

Dzięki miniaturyzacji sieci neuronowych, możliwe jest przetwarzanie danych bezpośrednio na urządzeniach (np. smartfony, sensory, kamery) bez potrzeby łączenia z chmurą – tzw. TinyML.

Przyszłość Deep Learning i potencjalne zastosowania

Deep Learning ma przed sobą ogromne możliwości. W najbliższych latach przewiduje się rozwój:

• Modeli hybrydowych: łączących uczenie głębokie z symboliką i logiką.
• Demokratyzacji AI: dzięki narzędziom no-code/low-code każdy może tworzyć własne modele.
• Modele ogólnego przeznaczenia (AGI-like): np. GPT-4o, Claude, Gemini – mogą rozumieć i działać w różnych dziedzinach.
• Personalizacji w czasie rzeczywistym: np. w medycynie, edukacji i e-commerce..