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.

Czy szukasz wykonawcy projektów IT ?

Sprawdź case studies

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

To jedno z najpopularniejszych zastosowań deep learning. Na podstawie zgromadzonych danych komputer jest w stanie zeskanować obraz, a następnie opisać go w sposób cyfrowy i przesyłać dalej. A zatem na podstawie wiedzy, którą zdobył w procesie uczenia się, może z łatwością rozpoznać, że obraz przedstawia samochód, niebo, hydrant, człowieka, pociąg, oświetlenie miejskie, drzewo, zwierzę itd. Tego rodzaju uczenie głębokie wykorzystuje się np. w inteligentnych samochodach, które dzięki kamerom 360 stopni mogą rozpoznawać obrazy wokół. Algorytmy mogą także przydać się podczas śledztwa w schwytaniu przestępców, ponieważ ich twarz może znaleźć się na zdjęciach wysyłanych przez przypadkowych ludzi w chwili, w której dokonano przestępstwa.

Rozpoznawanie głosu

To kolejne bardzo popularne zastosowanie deep learning. To w oparciu o takie właśnie zaawansowane algorytmy działają popularne systemu Xbox, Skype, Google Now czy Siri, które rozpoznają ludzką mowę i na podstawie zebranych wcześniej danych inteligentne urządzenie jest w stanie udzielić bardzo dokładnych odpowiedzi na zdane pytania.

Przetwarzanie języka ludzkiego

Deep learning od wielu lat wykorzystywany jest do analizy i przetwarzania tekstów pisanych. Taka analiza tekstu, czyli text mining pozwala odkrywać wzorce i schematy w różnego rodzaju wiadomościach np. w reklamacjach klientów lub oświadczeniach lekarskich.

Systemy rekomendujące

Wiele znanych marek między innymi Netflix czy Amazon od jakiegoś czasu wykorzystują głębokie uczenie projektując swoje systemu rekomendacyjne. Na podstawie zebranych przez komputery danych i ich dogłębnej analizy algorytmy mogą przewidzieć, czym konsumenci będą zainteresowani w niedalekiej przyszłości. Deep learning pozwala na kierowanie do nich bardzo spersonalizowanych reklam np. dotyczących konkretnej marki odzieży, gatunków filmowych czy sprzętów muzycznych posiłkując się wcześniejszych wyborami i zachowaniami konsumentów.

Przyszłość Deep Learning i potencjalne zastosowania

Deep Learning ma ogromny potencjał i wiele perspektyw na przyszłość, zwłaszcza w dziedzinach, gdzie wymagana jest duża ilość danych i ich analiza w celu wyciągania wniosków i prognozowania trendów. Jego potencjalne zastosowania obejmują między innymi rozwój samochodów autonomicznych, przetwarzanie dużych zbiorów danych w medycynie i diagnostyce, optymalizację procesów produkcyjnych w przemyśle, czy też personalizację ofert handlowych i marketingowych w oparciu o preferencje użytkowników. Zastosowanie Deep Learning może także pomóc w zapobieganiu zagrożeń cybernetycznych oraz zwiększeniu wydajności i jakości pracy w wielu dziedzinach życia. Wraz z rozwojem technologii i postępami w dziedzinie sztucznej inteligencji, można spodziewać się coraz większej liczby zastosowań Deep Learning, które przyczynią się do usprawnienia wielu dziedzin życia i poprawy jakości życia ludzi.

FAQ – najczęstsze pytania dotyczące Deep Learning

1. Czym różni się Deep Learning od tradycyjnego uczenia maszynowego?

Deep Learning to podzbiór uczenia maszynowego, który wykorzystuje głębokie sieci neuronowe do automatycznego wydobywania cech i uczenia się reprezentacji danych. W tradycyjnym uczeniu maszynowym cechy muszą być często ręcznie projektowane.

2. Jakie są najpopularniejsze zastosowania Deep Learningu?

Deep Learning znajduje zastosowanie m.in. w rozpoznawaniu obrazów i mowy, tłumaczeniu maszynowym, generowaniu tekstu, autonomicznych pojazdach, diagnostyce medycznej i analizie sentymentu.

3. Czy Deep Learning jest wykorzystywany w codziennych aplikacjach?

Tak, Deep Learning działa za kulisami takich technologii jak asystenci głosowi (np. Siri, Alexa), filtry antyspamowe, systemy rekomendacji (Netflix, YouTube) czy rozpoznawanie twarzy w smartfonach.

4. Czy Deep Learning potrzebuje dużej ilości danych?

Tak – skuteczne modele Deep Learning zazwyczaj wymagają dużych zbiorów danych oraz znacznych zasobów obliczeniowych do treningu.

5. Jakie są najpopularniejsze biblioteki i frameworki do Deep Learningu?

Wśród najczęściej używanych narzędzi znajdują się TensorFlow, PyTorch, Keras oraz MXNet.

6. Czy można wykorzystać Deep Learning bez zaawansowanej wiedzy technicznej?

Coraz częściej tak – istnieją narzędzia typu „no-code” i „low-code”, które pozwalają tworzyć modele Deep Learning bez programowania, choć zrozumienie podstaw jest nadal bardzo przydatne.

7. Jakie są ograniczenia Deep Learningu?

Deep Learning może być „czarną skrzynką” – trudno zinterpretować, dlaczego model podjął konkretną decyzję. Poza tym, modele mogą być wrażliwe na błędne dane oraz wymagają dużej mocy obliczeniowej.

8. Jakie branże najczęściej korzystają z Deep Learningu?

Branże takie jak medycyna, motoryzacja, finanse, e-commerce, logistyka i przemysł produkcyjny coraz częściej wdrażają rozwiązania oparte na Deep Learningu.