Deep Learning là gì? Sự khác biệt giữa Machine Learning và Deep Learning

Trong những năm vừa qua, cùng với sự bùng nổ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, các thuật ngữ như trí tuệ nhân tạo (AI), Học máy (Machine Learning) và Học sâu (Deep learning) đang dần trở nên phổ biến và trở thành những khái niệm mà các công dân của kỷ nguyên 4.0 buộc phải nắm được.

Có thể giải thích mối liên hệ giữa 3 khái niệm này bằng cách tưởng tượng chúng như những vòng tròn, trong đó AI – ý tưởng xuất hiện sớm nhất – là vòng tròn lớn nhất, tiếp đến là machine learning – khái niệm xuất hiện sau, và cuối cùng là deep learning – thứ đang thúc đẩy sự bùng phát của AI hiện nay – là vòng tròn nhỏ nhất.

Deep Learning là gì?

Deep learning là loại Machine Learning mà trong đó máy tự đào tạo chính nó. Deep Learning đòi hỏi rất nhiều dữ liệu đầu vào và sức mạnh tính toán hơn là Machine Learning, nhưng nó đã bắt đầu được triển khai bởi các công ty công nghệ lớn như Facebook, Amazon. Trong đó, một trong những cái tên nổi tiếng nhất về Machine Learning là AlphaGo, một máy tính có thể chơi cờ vây với chính bản thân nó cho đến khi nó có thể dự đoán những đường đi nước bước chính xác nhất đủ để đánh bại nhiều nhà vô địch trên thế giới.

Cửa hàng Amazon Go dựa vào nhận dạng hình ảnh được hỗ trợ bằng cách tìm hiểu sâu để phát hiện những gì người mua hàng mua.

Về cơ bản, Deep Learning cho phép Machine Learning giải quyết một loạt các vấn đề phức tạp mới – chẳng hạn như nhận dạng hình ảnh, ngôn ngữ và lời nói – bằng cách cho phép máy móc tìm hiểu cách các tính năng trong dữ liệu kết hợp thành các dạng trừu tượng ngày càng cao hơn. Ví dụ: trong nhận dạng khuôn mặt, cách các pixel trong hình ảnh tạo ra các đường và hình dạng, cách các đường và hình dạng đó tạo ra các đặc điểm khuôn mặt và cách các đặc điểm khuôn mặt này được sắp xếp thành một khuôn mặt.

Deep Learning được sử dụng ở đâu?

Đối với nhiều nhiệm vụ, để nhận biết và tạo hình ảnh, lời nói và ngôn ngữ và kết hợp với học tăng cường để phù hợp với hiệu suất của con người trong các trò chơi từ cổ đại, như Go, đến hiện đại, như Dota 2 và Quake III.

Hệ thống Học sâu là một nền tảng của các dịch vụ trực tuyến hiện đại. Các hệ thống như vậy được Amazon sử dụng để hiểu những gì bạn nói – cả lời nói và ngôn ngữ bạn sử dụng – với trợ lý ảo Alexa hoặc Google để dịch văn bản khi bạn truy cập trang web tiếng nước ngoài.

Mỗi tìm kiếm của Google sử dụng nhiều hệ thống Machine Learning, để hiểu ngôn ngữ trong truy vấn của bạn thông qua việc cá nhân hóa kết quả của bạn, vì vậy những người đam mê câu cá tìm kiếm “bass” không bị ngập trong kết quả về guitar.

Nhưng ngoài những biểu hiện rất rõ ràng về Học máy và Học  sâu, các hệ thống như vậy đang bắt đầu tìm thấy một ứng dụng trong mọi ngành công nghiệp. Những ứng dụng này bao gồm: tầm nhìn máy tính cho xe không người lái, máy bay không người lái và robot giao hàng; nhận dạng và tổng hợp ngôn ngữ và ngôn ngữ cho chatbot và robot dịch vụ; nhận dạng khuôn mặt để giám sát ở các nước như Trung Quốc; giúp các bác sĩ X quang chọn ra các khối u trong tia X, giúp các nhà nghiên cứu phát hiện ra các chuỗi di truyền liên quan đến các bệnh và xác định các phân tử có thể dẫn đến các loại thuốc hiệu quả hơn trong chăm sóc sức khỏe; cho phép bảo trì dự đoán về cơ sở hạ tầng bằng cách phân tích dữ liệu cảm biến IoT,…

Lúc nào nên sử dụng Deep Learning thay vì Machine Learning?

Đối với các tác vụ không tầm thường, việc đào tạo một mạng lưới thần kinh sâu thường sẽ yêu cầu xử lý một lượng lớn dữ liệu bằng cách sử dụng các cụm GPU cao cấp.

Với các GPU hàng đầu có thể tốn hàng ngàn đô la để mua hoặc lên tới 5 đô la mỗi giờ để thuê trên đám mây, thật không khôn ngoan khi nhảy thẳng vào Học sâu.

Nếu vấn đề có thể được giải quyết bằng thuật toán Machine Learning đơn giản hơn như suy luận Bayes hoặc hồi quy tuyến tính, thì không yêu cầu hệ thống phải vật lộn với sự kết hợp phức tạp của các tính năng phân cấp trong dữ liệu, thì các tùy chọn yêu cầu tính toán ít hơn này sẽ là sự lựa chọn tốt hơn

Deep Learning cũng có thể không phải là lựa chọn tốt nhất để đưa ra dự đoán dựa trên dữ liệu. Ví dụ: nếu tập dữ liệu nhỏ thì đôi khi các mô hình Machine Learning tuyến tính đơn giản có thể mang lại kết quả chính xác hơn – mặc dù một số chuyên gia về Machine Learning cho rằng mạng thần kinh Deep Learning được đào tạo đúng cách vẫn có thể hoạt động tốt với một lượng nhỏ dữ liệu.

Nhược điểm của Deep Learning là gì?

Một trong những nhược điểm lớn là lượng dữ liệu cần đào tạo, gần đây Facebook tuyên bố họ đã sử dụng một tỷ hình ảnh để đạt được hiệu suất kỷ lục từ một hệ thống nhận dạng hình ảnh. Khi các bộ dữ liệu lớn như vậy, các hệ thống đào tạo cũng yêu cầu quyền truy cập vào một lượng lớn sức mạnh tính toán phân tán. Đây là một vấn đề khác của Học sâu, chi phí đào tạo. Do kích thước của bộ dữ liệu và số chu kỳ đào tạo phải được chạy, đào tạo thường yêu cầu quyền truy cập vào phần cứng máy tính mạnh mẽ và đắt tiền, điển hình là GPU cao cấp. Cho dù bạn đang xây dựng hệ thống của riêng mình hoặc thuê phần cứng từ nền tảng đám mây, không có tùy chọn nào có thể là rẻ.

Sự khác biệt giữa Machine Learning và Deep Learning

Trong lĩnh vực nghiên cứu AI, Machine Learning đã đạt được thành công đáng kể trong những năm gần đây – cho phép máy tính vượt qua hoặc tiến gần đến việc kết hợp hiệu suất của con người trong các lĩnh vực từ nhận dạng khuôn mặt đến nhận dạng giọng nói và ngôn ngữ.

Machine Learning là quá trình dạy máy tính thực hiện một nhiệm vụ, thay vì lập trình nó làm thế nào để thực hiện nhiệm vụ đó từng bước một.

Khi kết thúc đào tạo, một hệ thống Machine Learning sẽ có thể đưa ra dự đoán chính xác khi được cung cấp dữ liệu. Machine Learning thường được chia thành học có giám sát, trong đó máy tính học bằng ví dụ từ dữ liệu được gắn nhãn và học không giám sát, trong đó các máy tính nhóm các dữ liệu tương tự và xác định chính xác sự bất thường.

Deep Learning là một tập hợp con của Machine Learning, có khả năng khác biệt ở một số khía cạnh quan trọng so với Machine Learning nông truyền thống, cho phép máy tính giải quyết một loạt các vấn đề phức tạp không thể giải quyết được.

Kết luận

Deep learning đã cho phép ứng dụng nhiều vấn đề thực tế của máy đồng thời mở rộng lĩnh vực tổng thể của trí tuệ nhân tạo. Deep learning phá vỡ các cách thức con người làm việc bằng cách làm cho tất cả các loại máy móc trợ giúp có thể thực hiện được, gần hoặc giống hệt con người. Ô tô không người lái, chăm sóc sức khỏe con người tốt hơn… Tất cả đều được hiện thực hóa trong thời đại ngày nay. AI là hiện tại và tương lai của thế giới. Với sự trợ giúp của deep Learning, AI có thể hiện thực hóa ước mơ khoa học giả tưởng mà chúng ta đã tưởng tượng từ rất lâu.