Přejít na obsah
Strojové učení identifikující automobily

Co je to strojové učení?

 

Tato webová stránka byla pro vás přeložena strojovým překladem. Společnost SAP neposkytuje žádné záruky správnosti nebo úplnosti strojového překladu. Původní anglickou webovou stránku najdete pomocí mapy světa v pravém horním rohu této stránky.

Strojové učení je podmnožina umělé inteligence (AI). Je zaměřena na výuku počítačů učit se z dat a zlepšovat se zkušenostmi – místo toho, aby k tomu byla explicitně naprogramována. Ve strojovém učení jsou algoritmy trénovány pro nalezení vzorů a korelací ve velkých množinách dat a pro provádění nejlepších rozhodnutí a predikcí na základě této analýzy. Aplikace strojového učení se zlepšují s používáním a stávají se přesnějšími, čím více dat mají k dispozici. Aplikace strojového učení jsou všude kolem nás – v našich domovech, v našich nákupních košících, v našich zábavních médiích a v naší zdravotní péči.

Strojové učení vysvětleno

Jak se strojové učení vztahuje k umělé inteligenci?

Strojové učení – a jeho součásti sítí hlubokého učení a neuronových sítí – se hodí jako soustředné podmnožiny AI. Umělá inteligence zpracovává data za účelem rozhodování a predikcí. Algoritmy strojového učení umožňují AI nejen tato data zpracovávat, ale používat je k učení a chytřejšímu, bez nutnosti dalšího programování. Umělá inteligence je nadřazená všem podmnožinám strojového učení pod ní. V první podmnožině je strojové učení; v tomto je hluboké učení a pak neuronové sítě v rámci tohoto.

Diagram umělé inteligence versus strojové učení

Diagram vztahu mezi umělou inteligencí a strojovým učením

Co je neuronová síť?

 

Umělá neuronová síť (ANN) je modelována na neuronech v biologickém mozku. Umělé neurony se nazývají uzly a jsou shlukovány dohromady ve více vrstvách, působí paralelně. Když umělý neuron obdrží numerický signál, zpracuje ho a signalizuje ostatní neurony s ním spojené. Stejně jako v lidském mozku má posílení nervů za následek lepší rozpoznávání vzorů, odbornost a celkové učení.

 

Co je to hluboké učení?

 

Tento druh strojového učení se nazývá „hluboké“, protože zahrnuje mnoho vrstev neuronové sítě a masivní objemy komplexních a nesourodých dat. Pro dosažení hlubokého učení se systém zapojuje s více vrstvami v síti, přičemž extrahuje stále vyšší výstupy. Například systém hlubokého učení, který zpracovává obrazy přírody a hledá mlékárny Gloriosa, pozná – v první vrstvě – rostlinu. S tím, jak se pohybuje přes neuronové vrstvy, pak identifikuje květinu, pak daisy a nakonec Gloriosa daisy. Mezi příklady aplikací hlubokého učení patří rozpoznávání řeči, klasifikace obrazu a farmaceutická analýza.

Jak strojové učení funguje?

Strojové učení se skládá z různých typů modelů strojového učení s použitím různých algoritmických technik. V závislosti na povaze údajů a požadovaném výsledku lze použít jeden ze čtyř modelů učení: pod dohledem, bez dohledu, polohovatelně nebo zpevnění. V rámci každého z těchto modelů lze použít jednu nebo více algoritmických technik – ve vztahu k použitým souborům údajů a zamýšleným výsledkům. Algoritmy strojového učení jsou v podstatě navrženy pro klasifikaci věcí, nalezení vzorů, predikci výsledků a informovaná rozhodnutí. Algoritmy lze použít jeden po druhém nebo kombinovat, aby se dosáhlo co nejlepší přesnosti, když se jedná o komplexní a nepředvídatelnější data. 

Diagram fungování strojového učení

Jak proces strojového učení funguje

Co je učení pod dohledem?

 

Řízené učení je prvním ze čtyř modelů strojového učení. V algoritmech učení s dohledem je stroj vyučován příkladem. Modely učení s dohledem se skládají z „vstupních“ a „výstupních“ párů dat, kde je výstup označen požadovanou hodnotou. Řekněme například, že cílem je, aby stroj vylíčil rozdíl mezi mlékárnami a pansky. Jeden binární pár vstupních dat zahrnuje jak obrázek daisy, tak obraz pansy. Požadovaný výsledek pro tuto konkrétní dvojici je vybrat daisy, takže bude předem identifikován jako správný výsledek.

 

Pomocí algoritmu systém zkompiluje všechna tato trénovací data v čase a začne zjišťovat korelativní podobnosti, rozdíly a další logiky – dokud sám nedokáže předvídat odpovědi na daisy-or-pansy otázky. Je to ekvivalent, kdy dítě dostane soubor problémů s klíčem odpovědi, pak je požádá, aby ukázali svou práci a vysvětlili svou logiku. Modely učení s dohledem se používají v mnoha aplikacích, s nimiž každodenně komunikujeme, jako jsou nástroje doporučení pro produkty a aplikace pro analýzu provozu, jako je Waze, které předpovídají nejrychlejší trasu v různých denních časech.

 

Co je to učení bez dohledu?

 

Učení bez dohledu je druhé ze čtyř modelů strojového učení. V modelech vzdělávání bez dohledu není klíč odpovědi. Stroj studuje vstupní data – z nichž velká část je neoznačená a nestrukturovaná – a začíná identifikovat vzory a korelace s využitím všech relevantních, přístupných dat. V mnoha směrech je učení bez dohledu modelováno na tom, jak lidé pozorují svět. Intuici a zkušenosti používáme k seskupování věcí dohromady. S čím dál tím více příkladů něčeho se naše schopnost kategorizovat a identifikovat stává stále přesnější. U strojů je „zkušenost“ definována množstvím údajů, které jsou zadávány a zpřístupňovány. Mezi běžné příklady výukových aplikací bez dohledu patří rozpoznávání obličeje, analýza genových sekvencí, průzkum trhu a kybernetická bezpečnost.

 

Co je to učení s polodohledem?

 

Středně sledované učení je třetí ze čtyř modelů strojového učení. V dokonalém světě by všechna data byla strukturována a označena před vstupem do systému. Vzhledem k tomu, že to však zjevně není proveditelné, stává se učení s polohovým dohledem použitelným řešením v případě, že jsou k dispozici velké množství prvotřídních, nestrukturovaných dat. Tento model sestává z zadání malého množství označených dat pro rozšíření neoznačených množin dat. Označená data v podstatě slouží k zahájení provozu systému a mohou značně zlepšit rychlost a přesnost učení. Algoritmus učení polopod dohledem instruuje stroj k analýze označených dat pro korelativní vlastnosti, které by mohly být použity na neoznačená data.

 

Jak se podrobně zkoumá v tomto výzkumném dokumentu MIT Press, existují však rizika spojená s tímto modelem, kdy se nedostatky v označených datech dozvědí a replikují systémem. Firmy, které nejvíce úspěšně využívají polohovatelnou výuku, zajišťují, že jsou zavedeny protokoly osvědčených postupů. Středně sledované učení se používá v řeči a lingvistické analýze, komplexním lékařském výzkumu, jako je kategorizace proteinů a odhalování podvodů na vysoké úrovni.

 

Co je to posilovací učení?

 

Posilovací učení je čtvrtým modelem strojového učení. V učení s dohledem dostane stroj klíč odpovědi a učí se nalezením korelací mezi všemi správnými výsledky. Model učení se posílením nezahrnuje klíč odpovědi, ale spíše přináší soubor přípustných opatření, pravidel a potenciálních konečných stavů. Když je požadovaný cíl algoritmu pevný nebo binární, mohou se stroje naučit například. Ale v případech, kdy je požadovaný výsledek měnitelný, se systém musí učit podle zkušeností a odměn. V posilovacích učebních modelech je „odměna“ numerická a je naprogramována do algoritmu jako něco, co se systém snaží sbírat.

 

V mnoha směrech je tento model analogický k učení někomu, jak hrát šachy. Určitě by nebylo možné pokusit se jim ukázat každý potenciální tah. Místo toho vysvětlíte pravidla a oni si svou zručnost budují skrze praxi. Odměny přicházejí v podobě nejen výhry, ale i získání kousků soupeře. Aplikace posilovacího učení zahrnují automatizované nabízení cen pro kupující internetové reklamy, vývoj počítačových her a obchodování na burze s vysokým podílem.

Podnikové strojové učení v akci

Algoritmy strojového učení rozpoznávají vzory a korelace, což znamená, že jsou velmi dobré při analýze vlastního návratnosti investic. Pro společnosti, které investují do technologií strojového učení, umožňuje tato funkce téměř okamžité posouzení provozních dopadů. Níže je jen malý vzorek některých rostoucích oblastí aplikací podnikového strojového učení.

  • Moduly doporučení: Od roku 2009 do roku 2017 vzrostl počet domácností v USA, které si předplatily služby streamování videa, o 450 %. A článek z roku 2020 v časopise Forbes hlásí další špičky v údajích o využití video streamingu až 70 %. Moduly pro doporučení mají aplikace napříč mnoha maloobchodními a nákupními platformami, ale rozhodně si přicházejí na své díky streamovacím hudebním a video­ službám.
  • Dynamický marketing: Generování tipů a jejich použití prostřednictvím prodejního trychtýře vyžaduje schopnost shromáždit a analyzovat co nejvíce zákaznických dat. Moderní spotřebitelé generují obrovské množství různorodých a nestrukturovaných dat – od chatových přepisů až po nahrávání obrázků. Použití aplikací strojového učení pomáhá marketérům porozumět těmto datům – a používat je k poskytování personalizovaného marketingového obsahu a navázání vztahů se zákazníky a zájemci v reálném čase.
  • ERP a automatizace procesů: Databáze ERP obsahují široké a různorodé datové soubory, které mohou zahrnovat statistiky výkonnosti prodeje, recenze spotřebitelů, zprávy o trendu trhu a záznamy o řízení dodavatelského řetězce. Algoritmy strojového učení lze použít k nalezení korelací a vzorů v takových datech. Tyto analýzy pak mohou být použity k informování prakticky každé oblasti podniku, včetně optimalizace workflow zařízení Internet of Things (IoT) v rámci sítě nebo nejlepších způsobů automatizace opakujících se úloh nebo úloh náchylných k chybám.
  • Prediktivní údržba: Moderní dodavatelské řetězce a inteligentní továrny stále častěji využívají zařízení a stroje internetu věcí, stejně jako připojení k cloudu ve všech svých vozových parcích a provozech. Poruchy a neefektivnost mohou mít za následek obrovské náklady a narušení. Při manuálním sběru dat údržby a oprav je téměř nemožné předvídat potenciální problémy – natož automatizovat procesy pro jejich předvídání a prevenci. Snímače IoT gateway lze montovat do i desetiletých analogových strojů, které poskytují viditelnost a efektivitu v celém podniku.
placeholder

Začněte dnes

Viz inteligentní technologie SAP včetně umělé inteligence a strojového učení v akci.

Výzvy strojového učení

Datový vědec a absolvent Harvardu Tyler Vigan ve své knize Spurious Correlations upozorňuje, že „ne všechny korelace jsou známkou základní kauzální souvislosti“. Pro ilustraci obsahuje graf ukazující zjevně silnou korelaci mezi spotřebou margarínu a mírou rozvodovosti ve státě Maine. Tato hitparáda má samozřejmě udělat humorný bod. Avšak na vážnější poznámku, aplikace strojového učení jsou zranitelné jak lidským, tak algoritmickým zkreslením a chybou. A díky jejich sklonu učit se a adaptovat se mohou chyby a spasitelné korelace rychle šířit a znečišťovat výstupy napříč neuronovou sítí.

 

Další výzva pochází z modelů strojového učení, kde je algoritmus a jeho výstup natolik složitý, že je člověk nemůže vysvětlit ani pochopit. Tento model se nazývá „černá skříňka“ a ohrožuje společnosti, když se ocitnou v situaci, kdy nejsou schopny určit, jak a proč algoritmus dospěl k určitému závěru nebo rozhodnutí.

 

Protože se naštěstí zvyšuje složitost množin dat a algoritmů strojového učení, tak nástroje a zdroje, které jsou k dispozici pro řízení rizik. Nejlepší společnosti pracují na odstranění chyb a předpojatosti vytvořením spolehlivých a aktuálních pokynů pro řízení umělé inteligence a protokolů osvědčených postupů.

placeholder

Maximální využití strojového učení

S těmito pěti poznatky postupujte ve stopách „rychlých studujících“.

Časté dotazy strojového učení

Strojové učení je podmnožinou umělé inteligence a nemůže bez ní existovat. AI používá a zpracovává data pro rozhodování a předpovědi – je to mozek počítačového systému a je to „inteligence“ vystavená stroji. Algoritmy strojového učení v rámci umělé inteligence, stejně jako další aplikace využívající umělou inteligenci, umožňují systému nejen tato data zpracovávat, ale používat je k provádění úloh, vytváření predikcí, učení a inteligentnějšímu programování. Dávají umělé inteligenci něco orientovaného na cíl, aby mohla být spojena se všemi těmito inteligencemi a daty.

Ano, ale mělo by se k němu přistupovat jako k celoobchodnímu úsilí, nejen k modernizaci IT. Společnosti, které mají s projekty digitální transformace nejlepší výsledky, provedou průběžné posouzení svých stávajících zdrojů a souborů dovedností a zajistí, aby před zahájením měly k dispozici správné základní systémy.

Ve vztahu ke strojovému učení je datová věda podmnožinou; zaměřuje se na statistiky a algoritmy, používá regresní a klasifikační techniky a interpretuje a sděluje výsledky.  Strojové učení se zaměřuje na programování, automatizaci, škálování a začlenění a skladovacích výsledků.

Strojové učení se dívá na vzory a korelace; učí se od nich a optimalizuje se tak, jak to jde. Dolování dat se používá jako zdroj informací pro strojové učení. Techniky dolování dat používají samotné složité algoritmy a mohou pomoci poskytnout lépe organizované datové sady pro použití aplikace strojového učení.

Propojené neurony s umělou neuronovou sítí se nazývají uzly, které jsou propojeny a shlukovány ve vrstvách. Když uzel obdrží numerický signál, pak signalizuje další relevantní neurony, které pracují paralelně. Hluboké učení využívá neuronovou síť a je „hluboké“, protože využívá velmi velké objemy dat a zapojuje se s více vrstvami v neuronové síti současně. 

Strojové učení je amalgámem několika modelů učení, technik a technologií, které mohou zahrnovat statistiky. Samotná statistika se zaměřuje na využití dat k vytváření predikcí a vytváření modelů pro analýzu.

Newsletter SAP Insights

placeholder
Přihlásit se k odběru dnes

Získejte důležité informace přihlášením k odběru našeho newsletteru.

Další čtení

Zpět na začátek