【开发者的2018】GAN、AutoML、统一框架、语音等十大趋势

作者：Alex Honchar 翻译：刘小芹

【新智元导读】本文从开发者的角度，总结了GAN、AutoML、语音识别、NLP等已经可以用于实际产品的技术，以及值得关注的新趋势。作者认为，有ONNX这类的统一格式，Caffe Zoo等模型库，以及AutoML等自动化工具，制作基于AI的应用已经变得非常容易。

GAN与造假

虽然生成对抗网络几年前就出现了，我对它是相当怀疑的。几年过去了，即使看到GAN在生成64x64分辨率的图像方面取得了巨大的进步，我对它仍是怀疑的。在阅读了一些数学文章之后，我更加怀疑了，因为这些文章说GAN并没有真正了解分布。但在2017年，事情有所改变。首先，一些新的有趣的架构（例如CycleGAN）和数学上改进的架构（例如Wasserstein GAN）让我实践了一些GAN网络，它们的表现一般，但在完成这两个程序之后，我确信我们可以，并且应该使用GAN来生成东西。

首先，我非常喜欢NVIDIA的一篇关于生成全高清图像的研究论文，生成的图像看起来非常真实（与一年前的64x64分辨率的令人毛骨悚然的人脸相比）：

还有很多GAN在游戏行业的应用，例如用GAN生成游戏场景，英雄乃至整个世界。而且我认为我们必须意识到全新的造假水平正在出现，例如网上的完全虚假的人物（也许很快也会出现在线下）？

神经网络的唯一格式

现代发展的问题之一（不仅仅在AI领域）是，做同样的事情有几十个不同的框架可选。当前，每家做机器学习的大公司都必须拥有自己的框架：谷歌，Facebook，亚马逊，微软，英特尔，甚至索尼和Uber都有自己的机器学习框，以及其他许多开源解决方案。在一个AI应用程序中，我们希望使用不同的框架，例如计算机视觉方面用Caffe2，NLP用PyTorch于一些推荐系统用Tensorflow / Keras。但是将这些应用合并起来需要花费大量的开发时间。

解决方案是开发一个唯一的神经网络格式，它可以很容易地从任何框架中获得，而且必须让开发者可以轻松部署，让科学家可以轻松使用。这就是ONNX：

事实上，ONNX只是一个非循环计算图表的简单格式，但在实践中它让我们得以部署复杂的AI解决方案，而且我个人认为它非常有吸引力——人们可以在PyTorch这样的框架中开发神经网络，它没有强大的部署工具，而且不依赖Tensorflow生态系统。

Zoo大爆炸

三年前，人工智能领域最让人兴奋的是Caffe Zoo。当时我正在做计算机视觉方面的工作，我尝试了所有模型，检查它们如何工作以及它们能做什么。然后，我将这些模型用于迁移学习或特征提取器。最近我使用了两种不同的开源模型，只是作为一个大型计算机视觉流程的一部分。这意味着什么呢？意味着开发者实际上没有必要自己训练网络，例如，训练ImageNet的对象识别或位置识别网络，这些基本的东西都可以下载然后插入到你的系统即可。除了Caffe Zoo之外，其他框架也有这样的Zoo，但是让我非常惊讶的是，你可以在计算机视觉，NLP甚至是iPhone的加速度计信号处理插入模型。

我认为这类Zoo只会越来越多，并且由于ONNX这样的生态系统的出现，它们会更加集中（也会使用ML区块链应用来去中心化）。

AutoML替代pipeline

设计一个神经网络的体系结构是一件痛苦的事情，有时侯只是堆叠一些卷积层就能得到相当好的结果，但是大多数时候，你需要利用直觉和超参数搜索方法（例如随机搜索或贝叶斯优化）非常仔细地设计宽度，深度和超参数。如果不是计算机视觉方面的工作会尤其难，计算机视觉的话你可以微调在ImageNet上训练的DenseNet，但是一些3D数据分类或者多变量时间序列应用就很难。

使用另一个神经网络从头开始创建神经网络架构的方法有很多，但对我来说最友好、最清洁的是Google Research最新开发的AutoML：

用AutoML生成的计算机视觉模型比人类设计的网络工作得更好、更快！我相信很快就会出现很多关于这个话题的论文和开源代码。我认为我们会看到更多的博客文章或创业公司，说“我们的AI创造了学习其他AI的AI...”，而不是“我们已经开发了一个AI ...”。

形式化 intelligence stack

对于这个概念，我在Anatoly Levenchuk的博客上看了很多。在下面的图片中，你可以看到一个可以称为“AI stack”的例子：

它不仅仅包括机器学习算法和你喜欢的框架，而且它的层更深，每个层都有自己的发展和研究。

我认为AI开发行业已经足够成熟，有许多不同领域的专家。你的团队中只有一名数据科学家是远远不够的——你需要不同的人员做硬件优化，神经网络研究，AI编译器，解决方案优化，生产实施等等。在他们之上必须有不同的团队领导，有软件架构师（必须分别为每个问题设计上面的stack）和管理者。

基于语音的应用

如果把准确度设为95%以上，AI可以解决的问题就很少：识别1000个类别的图像，识别文本是积极还是消极情绪，以及围绕图像识别和文本识别的更复杂的一些事情。我认为还有一个领域，即语音识别和生成。事实上，一年前DeepMind发布的WaveNet的表现相当不错，而且现在还有百度的DeepVoice 3，以及最近谷歌开发的Tacotron2：

这一技术很快会开源（或者被一些聪明人复制），并且每个人都能够以非常高的精度识别语音以及生成语音。那么等待我们的是什么呢？是更聪明的私人助理，自动阅读器和自动转录工具，以及，假冒的声音。

更聪明的bot

今天的所有bot都有一个很大的问题：99％根本不是AI，只是硬编码。因为我们没法简单地用数百万次对话数据来训练一个encoder-decoder LSTM，然后就得到智能系统了。这就是为什么Facebook Messenger或Telegram中的大多数bot都只有硬编码的命令的原因，或者最多还有一些基于LSTM和word2vec的句子分类神经网络。但现在最先进的NLP技术已经超出这个水平。例如Salesforce已经做了一些有趣的研究，他们构建了NLP和数据库的接口，克服现代 encoder-decoder 自回归模型的局限，不仅为文字或句子训练嵌入，而且包括字符（characters）。

我相信伴随着这些发展，我们至少可以用更智能的信息检索和命名实体识别来增强bot的能力，以及在一些封闭的领域开发完全深度学习驱动的bot。

时间序列分析

前不久，Uber AI Lab发表了一篇博客，展示了他们的时间序列预测方法。 这是将统计特征和深度学习表示相结合的好例子：

例如使用34-layer 1D ResNet诊断心律失常的模型。它最酷的部分是性能：不仅比常见的统计模型更好，甚至诊断准确率优于专业心脏病专家！

内嵌函数之外的优化

如何训练神经网络？说实话，我们大多数人只是使用一些“Adam()”和标准的学习率。更聪明的人会选择最合适的优化器，并调整学习率。我们总是低估优化，因为我们只需按下“train”按钮，然后等待网络收敛。但是在计算能力，内存和开解决方案方面，我们都拥有或多或少的平等机会，优胜者是那些能够用最短时间获得最佳性能的——这一切都来源于优化。

炒作放缓

来源：cdn.aiindex.org/2017-report.pdf

上图说明了什么呢？考虑到已经发布的开源工具和算法有多少，开发一些新的有价值的东西并且为之获得大量资金并不容易。我认为2018年对于创业公司来说不是最好的一年——竞争对手会更多，把开源的网络作为移动应用程序来部署，也可以称之为创业公司。

结论

有几种技术已经可以用于实际产品：时间序列分析，GAN，语音识别，以及NLP的一些进步。我们不需要自己设计分类或回归的基本体系结构，因为AutoML能够帮我们做这些事情了。我希望通过一些优化改进，AutoML能够更快。加上ONNX和Model Zoo，只需两行代码就能为我们的app加入基本的模型。我认为至少在目前最先进的水平上，制作基于AI的应用程序已经变得非常容易，这对整个行业来说都是好事！

原文：https://medium.com/swlh/ai-in-2018-for-developers-2f01250d17c