最近老有朋友问我,说看你们整天聊AI视觉,什么识别猫狗、自动驾驶、甚至看病看片子都行,感觉特玄乎,尤其是那个“模型训练”,听起来就特别高大上,是不是得有一屋子博士,对着满屏天书代码才能搞?哎,说实话,一开始我也这么觉得,但后来自己琢磨着玩了几次,发现这事儿吧,说深了能深到没边儿,但入门级别的,咱们普通人完全能理解,甚至能上手碰一碰,今天咱就抛开那些唬人的术语,唠唠这“AI视觉的模型训练”到底是怎么一回事。
你可以把AI视觉模型,想象成一个特别有潜力、但一开始啥也不懂的“婴儿”,它有一双“眼睛”(其实就是摄像头或者图像输入),但脑子里空空如也,看不懂世界,你指着一只猫对它说“这是猫”,它没反应,因为它根本不知道“猫”是什么,也不知道你指的到底是什么特征——是毛茸茸?是有胡子?还是那个圆脑袋?
那怎么让它懂呢?对了,训练”,这个训练过程,其实特像教小孩认东西。
第一步,你得准备一大堆“教材”,也就是数据,你想让它认识猫,你就得找来成千上万张猫的图片,各种花色的、各种姿势的、各个角度的,光有猫还不行,不然它以为全世界都是猫,你还得混进去一堆狗、汽车、杯子、树木等等不是猫的图片,这套标注好的“图卡”,在行话里就叫 “标注数据集” ,这一步啊,最枯燥也最费劲,但现在有很多现成的公开数据集可以用,算是站在巨人肩膀上了。
教材齐了,老师上场,这个老师就是算法模型(比如现在挺火的卷积神经网络,咱就把它当成一个特别会抓特点的“学习机”),你把一张猫的图片塞给这个学习机,它一开始会瞎蒙,胡乱提取一些边边角角,然后输出一个答案,30%可能是猫,70%可能是毛绒玩具”,这答案肯定不对嘛!
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这时候,就要靠损失函数(可以理解为一个“纠错老师”)出场了,它会对比学习机的答案和正确答案(猫”),然后算出一个“分数”,告诉你错得有多离谱。“错得太离谱了!扣10分!”这个扣分,损失值”。
关键来了!学习机不想总被扣分啊,它就想办法调整自己内部的“神经连接”(其实就是一大堆参数),比如它发现,上次它关注了图片的背景窗帘,结果被扣分了;这次它试着多关注图片中间那个有胡须和尖耳朵的物体,哎,损失值好像小了一点!这个根据错误调整内部参数的过程,就靠一个叫 “优化器” 的机制来引导,最常用的方法叫“梯度下降”,你可以想象成沿着最陡的下坡路走,能最快地降低错误率。
就这样,你把成千上万张图片,一遍、十遍、上百遍地“喂”给这个学习机,每喂一次,它就调整一次,慢慢地,它开始摸索出规律了:哦,凡是有这种竖着的瞳孔、特定形状的耳朵、脸型比例的东西,是猫的可能性就暴增!而那些四条腿、长脸、吐舌头的东西,可能是狗,它内部那海量的参数,经过无数次微调,最终形成了一套它自己理解的、猫”的特征模式。
这个过程,就是模型训练的核心,说白了,就是用海量的数据(例子),通过算法(学习方法),让机器自己总结规律、更新自我(调整参数),直到它能以一个可接受的准确率,完成“认出猫”这个任务。
训练完了,就得测试,拿一些它从来没见过的、全新的猫图(测试集)让它认,如果它大部分都能认对,说明这个“学生”学成了,可以毕业上岗了,这个训练好的模型,就可以封装起来,用到手机APP、监控摄像头、工厂流水线质检里去了。
所以你看,剥开那些技术外壳,模型训练的内核是不是挺直观的?它就是一个从数据中学习模式、不断试错和自我优化的过程,现实中的工业级训练要复杂千万倍,要考虑数据清洗、模型结构设计、防止“过拟合”(就是死记硬背教材,遇到新题就傻眼)、用GPU集群算上好几天等等。
但对咱们普通人来说,理解到这个层面,就已经能破除很多神秘感了,现在网上有很多友好的平台(比如Kaggle,或者一些国内AI平台),提供了现成的环境和教程,你完全可以用一些简单的数据集,比如手写数字识别,亲自体验一下“训练”一个模型的感觉,看着电脑屏幕上的准确率从最初的10%一点点爬到95%以上,那种感觉,就像亲眼看着一个生命从懵懂到开窍,特别有意思。
AI视觉正在给各行各业装上“眼睛”,而这双眼睛能否看得准、看得懂,关键就在于训练,下次再听到“模型训练”,你大可以会心一笑:不就是给那个聪明的“数字大脑”,准备一套好教材,让它好好上堂课嘛!这门课虽然深,但教室的门槛,其实没我们想象得那么高不可攀,有兴趣的话,不妨找点入门资料看看,说不定你也能训练出个识别你家宠物专属表情的小AI呢。
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