AI100_机器学习日报 2017-10-27 李飞飞最新演讲：ImageNet后，专注于这五件事——视觉理解、...
AI100_机器学习日报 2017-10-27[*]李飞飞最新演讲：ImageNet后，专注于这五件事——视觉理解、场景图，段落整合、视频分割及CLEVR数据集 @爱可可-爱生活
[*]深度三维残差神经网络：视频理解新突破 @wx:多媒体搜索与挖掘
[*]50 个开源 AI 项目推荐 @SegmentFault
[*]机器学习算法选用指南 @爱可可-爱生活
[*]深度学习用于自然语言处理的5大优势 @中国统计网
@好东西传送门 出品,由@AI100运营， 过往目录 见http://ai100.com.cn
订阅：关注微信公众号 AI100（ID：rgznai100，扫二维码），回复“机器学习日报”，加你进日报群http://memect-public.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/images/AI100_logo.png
邮件版包括14条，本期的Web版有完整内容17条
用日报搜索找到以前分享的内容： http://ml.memect.com/search/今日焦点 (5)
http://tva2.sinaimg.cn/crop.10.34.646.646.50/5396ee05jw1ena6co8qiwj20sg0izjxd.jpg 爱可可-爱生活 网页链接 2017-10-27 06:15
视觉 李飞飞
《李飞飞最新演讲：ImageNet后，我专注于这五件事——视觉理解、场景图，段落整合、视频分割及CLEVR数据集》via:AI科技大本营 http://t.cn/RW0vwwF
http://wx1.sinaimg.cn/large/5396ee05ly1fkwe5kyxrxj20ra0fm0tm.jpg
wx:多媒体搜索与挖掘 网页链接 2017-10-27 22:45
会议活动 深度学习 视觉 算法 应用 自然语言处理 CVPR GPU ICCV 曾文军 代码 分类 会议梅涛 邱钊凡 神经网络 信息检索 姚霆 语言学
「ICCV | 深度三维残差神经网络：视频理解新突破」 编者按：随着互联网的不断发展，可处理视频的深度神经网络远比普通神经网络更难训练，如何减轻训练负担成为了一项不可忽视的工作。来自微软亚洲研究院多媒体搜索与挖掘组的研究成果“Learning Spatio-Temporal Representation with Pseudo-3D Residual Networks”，在正在举办的International Conference on Computer Vision （ICCV） 2017会议上发布，它专注于如何利用大量视频数据来训练视频专用的深度三维卷积神经网络，提出一种基于伪三维卷积（Pseudo-3D Convolution）的深度神经网络的设计思路，并实现了迄今为止最深的199层三维卷积神经网络。通过该网络学习到的视频表达，在多个不同的视频理解任务上取得了稳定的性能提升。 1993年9月，一款名为NCSA Mosaic的浏览器正式支持在网页内嵌入图片，这标志着互联网从纯文本时代迈入了“无图无真相”的多媒体时代。如今，随着互联网带宽的提升和高速移动设备的普及，信息的获取途径和传播途径也在与日增加，视频逐渐成为互联网多媒体消费的重要组成部分。 从传统的视频分享网站到电视电影节目的网络化，再到现在新兴的视频直播网站和小视频分享网站，互联网视频已经进入了爆炸式发展的新阶段。据统计，仅仅以视频分享网站YouTube为例，平均每分钟就有约300小时的视频上传到YouTube上，每天的视频观看次数更是高达50亿次。数量如此巨大的视频内容与观看次数对视频处理、分类、推荐等常见视频相关技术提出了更高的要求，也提供了更广阔的应用场景。 在视频处理相关技术中，视频特征描述学习（Representation Learning）是一个最基本的问题。学习视频的特征表达是几乎所有视频处理和分析的基础，其中包括视频标注、动作识别、视频监控、视频检索、视频场景识别、视频分割、视频自然语言描述和基于视频的人机交互等等。 然而目前视频识别的相关研究多数使用的是基于图像的卷积神经网络（如微软研究院在2015提出的残差神经网络ResNet）来学习视频特征，这种方法仅仅是对单帧图像的CNN特征进行融合，因此往往忽略了相邻的连续视频帧间的联系以及视频中的动作信息。目前，视频专用的深度神经网络还很缺乏。 在正在举行的International Conference on Computer Vision （ICCV）2017会议上，微软亚洲研究院发布了多媒体搜索与挖掘组最新的研究成果——Learning Spatio-Temporal Representation with Pseudo-3D Residual Networks。这项工作主要集中在如何利用大量视频数据来训练视频专用的深度三维卷积神经网络，它提出了一种基于伪三维卷积（Pseudo-3D Convolution）的深度神经网络的设计思路，并实现了迄今为止最深的199层三维卷积神经网络。通过该网络学习到的视频表达，在多个不同的视频理解任务上取得了稳定的性能提升。 基于三维卷积神经网络的视频特征提取 为了使用深度神经网络来提取视频中时间和空间维度上的信息，一种直接的思路就是将用于图像特征学习的二维卷积拓展为三维卷积（3D Convolution），同时在时间和空间维度上进行卷积操作。如此一来，由三维卷积操作构成的三维卷积神经网络可以在获取每一帧视觉特征的同时，也能表达相邻帧随时间推移的关联与变化，如下图所示。 然而这样的设计在实践中却存在一定的困难。首先，时间维度的引入使得整个神经网络的参数数量、运行时间和训练所需的GPU内存都将大幅增长；其次，随机初始化的三维卷积核需要大量精细标注的视频数据来进行训练。受困于以上两点，近些年关于三维卷积神经网络的发展十分缓慢，其中最著名的C3D 网络只有11层，模型大小却达到321MB，甚至大于152层ResNet 的235MB模型。 深度伪三维卷积神经网络设计 为了解决以上的局限性，我们提出了一系列基于伪三维卷积和残差学习（Residual Learning）的神经网络模块，用以同时在时间和空间上进行卷积操作。其中，伪三维卷积是这个网络结构的核心操作，基本思想是利用一个1*3*3的二维空间卷积和3*1*1的一维时域卷积来模拟常用的3*3*3三维卷积。通过简化，伪三维卷积神经网络相比于同样深度的二维卷积神经网络仅仅增添了一定数量的一维卷积，在参数数量、运行速度等方面并不会产生过度的增长。与此同时，由于其中的二维卷积核可以使用图像数据进行预训练，对于已标注视频数据的需求也会大大减少。结合残差学习的思想，该论文提出三种不同的伪三维卷积残差单元（P3D-A，P3D-B，P3D-C）分别使用串行、并行和带捷径（shortcut）的串行三种方式来确定空间卷积和时域卷积之间的关系。 通过使用以上三种伪三维残差单元替代152层ResNet中的二维残差单元，该工作得到了目前最深的199层三维卷积网络结构。最终经过ImageNet数据集中的图片数据和Sports-1M(包含了487个类别的百万级视频片段) 视频数据的训练，该网络在视频动作识别（Action Recognition）、视频相似度分析（Video Similarity）和视频场景识别（Scene Recognition）三个不同的视频理解任务上均获得了稳定的性能提升，并且在CVPR 2017的Activity Net Challenge的Dense-Captioning任务中获得第一名。 除了利用伪三维卷积网络提取特征外，该网络还可以作为其它方法的基本网络结构，从而提升其它基于神经网络方法的视频识别性能。以双流（Two-stream）方法为例，在UCF101的视频动作识别任务上，如果使用伪三维卷积网络作为基本网络结构，实现的Two-stream框架无论是单个帧分支（Frame）与光流分支（Flow），或者是最终两个分支合并的结果，都超过了其它网络结构。 以上的实验结果验证了伪三维卷积残差网络可以有效学习来自大量图像和视频训练数据中的类别信息。在与二维卷积残差网络和传统三维卷积网络的对比中，该结构成功地提升了在不同视频识别任务上的性能。关于伪三维残差网络相关的代码和模型详见https://github.com/ZhaofanQiu/pseudo-3d-residual-networks。 神经专用神经网络的发展方向 该工作基于伪三维卷积和残差结构给出了训练超深度三维卷积网络的可能性，然而本文中提到的神经网络目前主要针对视频分类问题。面对纷繁复杂的视频内容与视频应用需求，单一的神经网络很难满足。针对不同的应用，视频专用神经网络有以下三个具有潜力的发展方向： 第一，视频检索（Video Search）专用神经网络。视频检索、视频推荐是大型视频分享网站所要面对的首要问题，给予用户良好的检索体验，并适当地推荐用户需要的视频内容，帮助用户快速地找到自己感兴趣的视频。 第二，视频分割（Semantic Video Segmentation）专用神经网络。视频分割的目标在于像素级别地分割出视频中的人、车等常见物体。而随着AR/VR技术的发展，像素级别的目标识别可以辅助许多不同的AR/VR相关应用，这也促进了视频分割的发展。 第三，视频生成（Video Generation）专用神经网络。随着用户越来越容易地在不同设备上进行视频拍摄，非专业用户对视频的自动/半自动编辑、美化也逐渐有了更多的需求。因此，视频生成神经网络便可以帮助用户编辑创作自己的视频作品。 随着卷积神经网络的发展，人工智能在很多图像相关任务上的性能都产生了飞跃，也有大量相关技术从学术圈慢慢地走进了我们的生活。但是由于视频包含信息太过复杂，大数据的获取、存储、处理均存在一定困难，导致视频相关技术在很多方面仍然进步缓慢，相信随着视频专用卷积神经网络的发展，这部分的不足也会逐渐被弥补。 无论是文本、图像还是视频，人工智能的发展在满足互联网用户需求的同时也始终推动着用户习惯的变迁。有了合理的算法对视频进行分析、推荐，可以帮助互联网用户获得更好的浏览体验；有了用户更好的反馈及更大的点击量，可以让视频产业规模进一步扩大；更大规模的视频数据会进一步对视频相关算法提出更高的要求。在这样的循环之下，视频产业本身必将伴随着视频相关算法快速地发展，迎接更美好的未来。 参考文献 Z. Qiu, T. Yao, T. Mei.Learning Spatio-Temporal Representation with Pseudo-3D Residual Networks. InICCV, 2017. D. Tran, L. Bourdev, R. Fergus, L. Torresani, and M.Paluri. Learning spatiotemporal features with 3d convolutional networks. InICCV, 2015. K. He, X. Zhang, S. Ren, and J. Sun. Deep residual learning for image recognition. In CVPR, 2016. A. Karpathy, G. Toderici, S. Shetty, T. Leung, R.Sukthankar, and L. Fei-Fei. Large-scale video classification with convolutional neural networks. In CVPR, 2014. 邱钊凡，微软亚洲研究院和中国科学技术大学联合培养博士生，导师为梅涛研究员和田新梅副教授。主要研究方向包括视频特征学习、视频动作识别和多媒体内容分析。他曾于2015年在中国科学技术大学获得学士学位，并于2017年获得微软学者奖学金。 姚霆博士，微软亚洲研究院多媒体搜索与挖掘组研究员，主要研究兴趣为视频理解、大规模多媒体搜索和深度学习。他带领研究团队在COCO图像描述自动生成、2017年VISDA视觉领域自适应语义分割任务、2016&2017年ActivityNet视频行为识别等多个国际级比赛中取得了世界领先的成绩。他于2014年在香港城市大学获得计算机科学博士学位并于2015年荣获SIGMM Outstanding Ph.D. Thesis Award。 梅涛博士，微软亚洲研究院资深研究员，主要研究兴趣为多媒体分析、计算机视觉和机器学习。他的研究团队目前致力于视频和图像的深度理解、分析和应用。他同时担任IEEE 和 ACM 多媒体汇刊（IEEE TMM 和 ACM TOMM）以及模式识别（Pattern Recognition）等学术期刊的编委，并且是多个国际多媒体会议的大会主席和程序委员会主席。他是国际模式识别学会会士，美国计算机协会杰出科学家，中国科学技术大学和中山大学兼职教授。 你也许还想看：● 梅涛：深度学习为视觉和语言之间搭建了一座桥梁● ACM TOMM 2017最佳论文：让AI接手繁杂专业的图文排版设计工作● 讲堂| 曾文军：当机器学习遇到大视频数据感谢你关注“微软研究院AI头条”，我们期待你的留言和投稿，共建交流平台。来稿请寄：msraai@microsoft.com。 via: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAwMTA3MzM4Nw==&mid=2649441940&idx=1&sn=0401e4b0186aae72a55d90a8b76dea96&scene=0#wechat_redirect
http://47.93.113.146:6656/api/v1/image?url=http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/HkPvwCuFwNNFOM9gJKHHu32lruGFDA9icfQpOSkhWQ9YIUmPeSNpV5b04kTSq6OG0AZJ9BlfZ0Rgv91g3COcuHQ/0?wx_fmt=jpeg
http://tva2.sinaimg.cn/crop.0.0.180.180.50/795bf814jw1e8qgp5bmzyj2050050aa8.jpg SegmentFault 网页链接 2017-10-27 17:28
深度学习 算法 神经网络
【AI 也开源：50 大开源 AI 项目】http://t.cn/RWWuLoR 分享自 @SegmentFault 这些开源AI项目专注于机器学习、深度学习、神经网络及其他应用场合。
http://tva2.sinaimg.cn/crop.10.34.646.646.50/5396ee05jw1ena6co8qiwj20sg0izjxd.jpg 爱可可-爱生活 网页链接 2017-10-27 13:42
经验总结 算法 博客
【机器学习算法选用指南】《Machine Learning Algorithms: Which One to Choose for Your Problem》by Daniil Korbut http://t.cn/RWOYEZP pdf:http://t.cn/RWOYEZv
http://wx2.sinaimg.cn/large/5396ee05ly1fkwr1fp38dj218g0m8gqp.jpg
http://tva1.sinaimg.cn/crop.9.0.227.227.50/625e8bfejw8faawtazhxaj206u06dt90.jpg 中国统计网 网页链接 2017-10-27 12:58
深度学习 自然语言处理
发布了头条文章：《自然语言处理终极方向：深度学习用于自然语言处理的5大优势》 http://t.cn/RWOSlIC
最新动态
http://tva3.sinaimg.cn/crop.3.3.196.196.50/683420e1jw8fd2d89d5urj205o05oq35.jpg IT技术头条 网页链接 2017-10-27 22:36
刘兵
【终身机器学习：一种可持续学习的范式】前言： 最近发现了一篇很有意思的论文，有关集成学习中的可持续性的研究，这里翻译了一下，供了解和学习使用 刘兵：美国芝加哥大学的计算机科学教授。他的研究包括情绪分析和意见挖掘、终身机器学习、数据挖掘... 详戳→ http://t.cn/RWjCllQ 作者→ (Infaraw...全文： http://m.weibo.cn/1748246753/4167592697971279
wx:王晶 网页链接 2017-10-27 21:56
公告板 会议活动 经验总结 深度学习 视觉 算法 应用 语音 资源 自然语言处理 Alex Smola Alpha Zero PDF Shaoqing Ren Tuomas Sandholm Xiangyu Zhang 博客 广告系统 行业动态 何凯明 胡郁 华先胜 会议 机器人 论文 马科夫 强化学习 邵洋 神经网络 孙剑 王晶 王永东 张瑶琪
「【专栏】谷歌资深工程师深入浅析AlphaGo Zero与深度强化学习」【AI WORLD 2017世界人工智能大会倒计时 12 天】 即将于2017年11月8日在北京国家会议中心举办的AI World 2017世界人工智能大会，我们请到CMU教授、冷扑大师发明人Tuomas Sandholm，百度副总裁王海峰，微软全球资深副总裁王永东，阿里巴巴副总裁、iDST副院长华先胜，亚马逊AWS机器学习总监Alex Smola，科大讯飞执行总裁胡郁，华为消费者事业群总裁邵洋等国内外人工智能领袖参会并演讲，一起探讨中国与世界AI的最新趋势。点击文末阅读原文，马上参会！抢票链接：http://www.huodongxing.com/event/2405852054900?td=4231978320026大会官网：http://www.aiworld2017.com新智元专栏作者：王晶 【新智元导读】AlphaGo的巨大成功掀起了围棋界三千年未有之大变局，也使得深度强化学习(Deep Reinforcement Learning)渐为大众熟悉。尤其是最新推出的AlphaGo Zero完全摒弃了人类知识，并且三天内碾压了早期版本的AlphaGo，更足显强化学习和深度学习结合的巨大威力。AlphaGo Zero的论文侧重于描述效果，对于方法的论述比较简短，没有相关背景的人读起来可能会有一些困难。本文对强化学习以及AlphaGo Zero算法做了详细描述。 作者简介：王晶，Google广告大数据部门资深工程师，从事机器学习算法研发，2014年博士毕业于波士顿大学，主要研究方向强化学习。2010年本科毕业于华中科技大学。 1. AlphaGo Zero无需任何人类历史棋谱，仅使用深度强化学习，从零开始训练三天的成就已远远超过了人类数千年积累的围棋知识。2. 强化学习能够考虑到算法对于环境的影响, 特别适合解决多回合博弈问题。3. 在强化学习中，数据在运行过程中自主收集，这是AlphaGo Zero能摈弃人类棋谱的原因。4. 强化学习的速度限制通常来源于环境给予反馈的时延。弈棋类问题可以通过左右互搏得到即时反馈，所以弈棋类问题对于强化学习来说是比较容易的一类问题。5. 在强化学习中知识存储在值函数中，深度强化学习就是利用深度神经网络来逼近值函数的一类强化学习方法。AlphaGo Zero使用了华人提出的ResNet进行深度学习，提升达到600Elo。6. AlphaGo Zero使用的强化学习方法称为Policy Iteration （策略迭代法）。Alphago Zero交替使用深度学习评估策略(policy evaluation)和蒙特卡洛树搜索优化策略(policy improvement)。 强化学习（Reinforcement Learning）是机器学习里面一个分支。如果说强化学习在AlphaGo之前版本里面还是初试牛刀的话，那在AlphaGo zero里面就真正大显神威了。根据deepmind的论文，新版本AlphaGo Zero经过三天的训练轻易达到对老版本的100:0的胜率，并且完全无需人类棋谱。可以说，AlphaGo Zero仅仅三天的成就就远远超过了人类数千年的围棋探索。 为什么强化学习能够这么强？这要和它的特点有关系。强化学习和传统机器学习的区别有如下几点： 传统机器学习假设算法本身对于环境无影响，强化学习破除了这个限制，能够考虑到了算法对于环境的影响, 这使得强化学习特别适合解决多回合博弈或者顺序决策问题（sequential decision making）问题。事实上，这类问题在生活中是非常普遍的，比如股市的交易。传统机器学习可以预测股票价格，但是只有不使用结果进行买卖模型才会长期有效。如果你预测完了之后你根据据测去做多或着做空这个股票，那么其他的股票买家可能因为你的行为改变了自身行为，你原来的训练的模型便会失效，而强化学习可以考虑到这点。在强化学习中，数据是在运行过程中自主收集。这解决了机器学习中常见的训练数据难于获取的问题。AlphaGoZero之所以能够完全摒弃人类知识就是因为所有的数据都是通过机器互博生成。从这个意义上来说，强化学习的算法具有自主学习能力。这就是强化学习在机器人领域里面使用比较广泛的原因。但是要注意到的是，通常强化学习的速度限制并不是来自于算法的训练，而是来自于环境给予反馈的延时。比如说股票交易里，股票的涨跌必须过一段时间才能发生，股市关闭的时候也不可能有反馈。所以就不可能像AlphaGo Zero这么快。 具有强化学习能力的程序或机器人被称为代理（Agent）。代理所解决的问题被抽象为环境（environment）。注意，这里的并不是说我们通常意义的环境，而实际上是一个具有特定行为的另一个代理。环境可以处于多种状态，状态之间的转换可以用马科夫过程表述（markovian decision process）。代理的目标是通过与环境的交互学会环境的内在状态和与环境打交道的最优策略。 代理算法和环境的一次交互称为迭代。算法需要有一个基本的策略（policy），在每次迭代过程中，算法会根据这个策略选择一个动作（action）。在接收到算法的动作之后，环境会返回一个信号（reward），正代表奖励，负代表惩罚。代理会根据这个信号来评价自己先前策略是否好。下图是一个强化学习的示意图：用强化学习解决问题，我们需要首先把要解决的问题转化成为一个环境（environment）。环境需要如下的要素： 状态空间（state space）：对于围棋来说，每一个棋盘布局（记为s）就是一个状态。所有可能的棋盘布局就是状态空间。动作空间 （action space）：对于围棋来说，所有可能落子的位置就是一个动作空间可行动作 （allowable action）： 在给定状态下，什么动作是可行，什么是不可以的。在围棋里，就是给定一个棋盘，哪里可以落子，哪里不可以。状态转化：你落子之后，对手可能会下的子。如果是两台alpha zero互搏的话，相互是对方环境的一个部分。奖励函数：你落子之后得到的信号。在围棋里面，就是胜率的一个正函数。胜率越大，奖赏越大。 在强化学习里面，知识可以通过一个称为状态－动作值函数（state-action value function) 的结构的存储。通常大家用符号Q(s,a)来表示这个函数，这就是所谓Q-learning的来历。简而言之，Q(s,a)是对于状态s，采取动作a的期望奖励(expectedreward)。 在最早期的强化学习算法里面，Q(s,a)就是一张表的形式来存储的。每次算法会查这个表，然后选取能够带来期望收益最大的动作。需要注意的是，实际过程中算法还需要考虑到过早收敛的问题（可以用探索exploration来解决，我们会稍后聊到）。显而易见，如果状态空间很大，或者是连续空间，那么查表就不管用了，需要使用函数逼近的方式，这就是神经网络的强项了。 在深度强化学习就是利用深度神经网络来逼近值函数的一类强化学习方式。而AlphaGo就是深度强化学习的代表。 下面开始正式的介绍AlphaGo Zero的实现。 在AlphaGo里面，并没有直接用神经网络逼近状态－动作值函数Q(s,a)，而且用来逼近另外一种值函数－－状态值函数。简而言之：V(s)是棋盘布局s下自己的平均胜率。 V的定义域要远远小于Q，所以逼近起来容易一些。但是V中的信息需要一定的转化才能用来决定落子位置。 先介绍一种经典的方式（虽然AlphaGo Zero没有采用这种方式）：大概的方式是先通过V重建出Q，然后再用查表法类似的概念来确定落子位置。如何重建呢？要点在于如下公式：其中P(s, a, s') 是在布局s的情况下，落子a处，对方落子之后，布局会变为s'的概率。r(s,a) 是这一步的收益（但是在AlphaGoZero里面实际是一个常量，只取决于最终的胜负）。这个公式的意思是，如果一个落子能够平均意义上将我的带到一个更好的布局，那么这个落子的平均期望收益就更好。如果我们有办法知道转化概率P(.,.,.)的话，那么就可以通过V来重建出Q。 那么我们怎么才能够知道概率呢？一个方式是尝试很多次在布局s的情况下落子到位置a，然后用真正跳到布局s'的频数除以总共试的次数就是估计的概率了。不幸的是，这个方法对于仿真次数要求很高，不是很实用。 在AlphaGo早期版本里面，利用了另外一个神经网络来解决这个问题。大概的思路是把估计Q和根据Q的信息预测下一步的落子位置的这个两个部分合起来当作一个黑箱，用来逼近值函数V的神经网络被称为 Value Network用来预测落子位置的神经网络被称为 Policy Network AlphaGo Zero在此基础上又进一步改进。将两个网络融合称为一个神经网络。对于每一个可能的棋盘布局s，这个神经网络输出如下两个结果： 当前胜率(v)：在当前的盘面下己方取胜的概率。v就是之前版本里value network的输出落子概率(p)：这是一个向量，每一个维度对应棋盘上的一个位置，向量的第a个元素是落子到位置a的概率。p就是之前版本里policynetwork的输出。 蒙特卡洛树搜索MCTS 前一部分提到的落子概率也被称为策略（policy）。有了落子概率，非常简单的方式是直接按照这个概率进行落子。但是事实上这会导致神经网络总是原地踏步。这是因为Policy Network的训练数据是自己和自己下棋（self-play）生成的输出，仅仅自己学习自己是不会有改进的。 所以这里需要有一个办法来利用值函数V的信息来优化这个策略。在AlphaGo系列算法里面是使用蒙特卡洛树搜索（Monte Carlo TreeSearch）来进行策略优化的。上图是AlphaGo的结构图，MCTS的输出是依据值函数V得到的一个更优策略，它将被用于通过self－play来生成数据供深度神经网络学习。MCTS也是AlphaGo能够通过self－play不断变强的最重要的原因。 这一种强化学习方法被称为 PolicyIteration （策略迭代法）。这个方法里面交替执行如下两步： 策略评估（policy evaluation）：估计当前policy的value function。也就是神经网络在做的事情策略优化（policy improvement）：使用蒙特卡洛树搜索根据估计的valuefunction改进的policy 下面详细介绍一下这个策略优化是怎么进行的。在围棋行棋的过程中，每一次落子都有多种变化，可以用一个多叉树来表示。树的每一个节点代表了一种棋盘布局s，每一个边代表了在一种布局s下的一种落子方式a。 在MCTS里面，每一个边存储四个信息Q(s, a): 平均收益：这个就是前文提到的状态－动作值函数。N(s, a)：访问次数 W(s,a): 总收益P(s,a): 出现状态s并且选择了动作a的先验概率。这个先验概率就是神经网络预测的落子概率。 AlphaGo Zero的MCTS有如下的四个步骤。我们会依次介绍： 推演落子规则 (Select) 在每一个节点s，AlphaGo Zero会根据如下的公式来选择下一次落子位置其中U(s,a)=cpuctP(s,a)bN(s,b)1+N(s,a)。 U(s,a)是一个confidence interval 的upbound。cpuct决定探索（exploration）的程度。 MCTS在进行搜索的过程中，尝试重建状态动作值函数Q。然后根据查表法类似的原理选择能使期望收益最大的动作。注意到这个增加了一个额外的选项U(s,a)。为什么这个选项重要呢？有两个原因 即使我们Q的估计完全准确，如果我们每次都选最优的，那么算法很快会收敛到一个局部解跳不出来了，所以我们需要避免让算法老走一样的棋，增加一些探索其他选项的机会。这就跟小孩子学习一样，必须通过适当的犯错才能够学习到更多。我们里的值函数只是一个估计值，不一定准确。 推演和判定 (Expand and Evaluate) AlphaGo Zero会根据前面的落子规则不断的落子，这就相当于棋手在脑海中进行推演。但是围棋的搜索空间即使对于计算机来说也是太大，alphago zero只会推演（仿真）到一定步数就停止了。假设最后的布局是s', 那么AlphaGo Zero会调用深度神经网络来预测这局推演结束时自己的胜率v(s') 。这样的推演过程会进行多次。 复盘 (Backup) 等一次推演结束后，AlphaGo Zero会根据推演的结果更新自己的知识，也就是值函数Q（s，u）。对于任意棋盘布局s和任意一种可能落子方案，AlphaGo Zero会依据最终的胜率调整落子的知识（存储在值函数Q(s, a) 里面）。值函数的更新公式如下：对于这个公式的理解重点在于这个求和符号。代表的是一次推演出现了在布局s的情况下AlphaGo Zero选择了落子a处，并且这次推演最终布局是s'。N(s, a)是说有多少次这种情况发生。v(s')是最终盘面的胜率，相当于最终的奖励。这个奖励被平均分配到每次决策中。 真正落子(Play) 在不断的推演复盘再推演的过程中，行棋会不断的优化。经过一段时间优化，推演的落子概率就是一个更加好的策略。MCTS的输出其中pi_a是落子到位置a的概率，是一个参数，tau用来指定温度。如果温度越高，落子越随机，温度越低落子越确定。 深度学习训练 在AlphaGo Zero里使用的是有监督的深度学习。而训练样本来自于自己和自己博弈的训练数据（self play）。每一步Alpha Zero都会根据MCTS来选择落子处，直到分出胜负。胜者的单步奖励（记为z）是＋1，负者的单步奖励是－1。 前文提到AlphaGo Zero里面的神经网络实际上是把AlphaGo里面的Policy Network和Value Network糅合在一起了，所以这个神经网络也有两个目标 让输出的落子概率p和MCTS的输出越接近越好 让预测的值函数v和实际的奖励z越接近越好 最终的要优化的损失函数是 损失函数l包含三项：第一项是为了优化值函数的预测，第二项是为了优化落子概率的预测，第三项是为了防止过拟合。 AlphaGo Zero每1000步会将一个神经网络存档，并且把这个存档和历史最优版本比较，如果胜率超过历史最优的55%，这个版本将会被更新为历史最优。并且在生成数据时，只使用历史最优的神经网络的self－play数据作为深度网络的训练数据。这样可以增加算法的优化速度。 AlphaGo Zero里使用的是深度残差网络（ResNet），论文里面提到ResNet带来了600 Elo的提升。这个方法是何凯明，Xiangyu Zhang, Shaoqing Ren, 孙剑等人在微软亚洲研究院工作期间提出，孙剑是旷视(face++)的首席科学家，何凯明现在在facebook AI部门。这可以看出华人科学家在现在在深度学习领域里面有相当举足轻重的地位。 论文里面还提到了很多工程实现和调参的细节。我暂时还没有自己实现，但这些细节应该对AlphaGo Zero最终效果起到了至关重要的帮助。这边文章主要描述方法，有机会我会另辟文描述工程实现。 关于新老AlphaGo的区别和AlphaGo Zero意义的个人看法 新版方法上面并没有增加，反而是减少了很多部分：依据人类棋谱学习的监督学习部分，快速走子部分都被拿掉了。两个神经网络被融合成一个。在我看来，少就是多，这就是AlphaGo Zero最重大的意义。 第一版本由好几个部分拼凑起来，像是接力跑一样，到底是哪个部分最核心最关键也说不好。许多人会认为基于人类历史棋谱的学习是最重要的部分。但是这边文章证明的是，人类历史棋谱不仅不帮忙，很有可能是限制算法效率的因素。人类的围棋知识可能陷入了一个局部最优。如果从这个点出发优化，可以做到比人好一些，但是不可能达到望尘莫及的地步。 AlphaGoZero直接用强化学习从头开始学习，没有条条框框，可以探索出完全不同的方式。我认为这就是为什么新版会强很多的原因。 另外为什么新版会快很多？第一拿掉了很多无用的部分，计算效率当然更高。第二应该是团队的工程能力和对工具的熟悉度都有了很大提升，Deepmind2014年加入Google，2016年初第一版的时候对于Google的架构很有可能还不是那么熟悉，这一版本肯定进行了大量的优化。 Reference· https://deepmind.com/blog/alphago-zero-learning-scratch/· https://storage.googleapis.com/deepmind-media/alphago/AlphaGoNaturePaper.pdf· Deep Residual Learning for Image Recognition： https://arxiv.org/abs/1512.03385 感谢张瑶琪帮助校订文稿深入了解AI 技术进展和产业情况，参加新智元世界人工智能大会，马上抢票！【AI WORLD 2017世界人工智能大会倒计时 12 天】点击图片查看嘉宾与日程。大会门票销售火热，抢票链接：http://www.huodongxing.com/event/2405852054900?td=4231978320026【扫一扫或点击阅读原文抢购大会门票】AI WORLD 2017 世界人工智能大会购票二维码：via: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI3MTA0MTk1MA==&mid=2652006790&idx=2&sn=d98a9b4d5b29fe08afc4678568c0b9df&scene=0#wechat_redirect
http://47.93.113.146:6656/api/v1/image?url=http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_jpg/UicQ7HgWiaUb0sHfjh3oF0K2rkgEPxu24Yuy6rxqyQMERNDwIdhP9cclxy6XvxOA9Vsv2kmMfcibpOykDUHFg4eww/0?wx_fmt=jpeg
http://tvax4.sinaimg.cn/crop.21.40.420.420.50/ee3b7d6cly8fdpy29sfxyj20ct0ctdfu.jpg 机器之心Synced 网页链接 2017-10-27 17:43
视觉 算法 神经网络
【入门 | 请注意，我们要谈谈神经网络的注意机制和使用方法】神经网络中的注意机制，最近也得到了人们越来越多的关注。在本文中，作者将尝试为不同机制和用例找到共同点，此外还将描述并实现两个软视觉注意（soft visual attention）机制范例。http://t.cn/RWWdyS7
http://tva2.sinaimg.cn/crop.10.34.646.646.50/5396ee05jw1ena6co8qiwj20sg0izjxd.jpg 爱可可-爱生活 网页链接 2017-10-27 14:45
算法 Kaggle 分类 数据科学
【Kaggle动手玩之犬种分类】《Dog Breed Classification: hands-on approach》by Kirill Panarinhttp://t.cn/RWOsfon pdf:http://t.cn/RWOsfoR
http://wx2.sinaimg.cn/large/5396ee05ly1fkwsvjm1ptj20oo0chh0n.jpg
http://tva2.sinaimg.cn/crop.10.34.646.646.50/5396ee05jw1ena6co8qiwj20sg0izjxd.jpg 爱可可-爱生活 网页链接 2017-10-27 14:41
深度学习 算法 强化学习 数据科学
【深度增强学习之DQN】《Welcome to Deep Reinforcement Learning Part 1 : DQN》by Takuma Senohttp://t.cn/RWOkdiQ pdf:http://t.cn/RWOkdi8
http://wx3.sinaimg.cn/large/5396ee05ly1fkwsqhr5ykj20xd0k1jxh.jpg
http://tva4.sinaimg.cn/crop.0.0.526.526.50/006tQI9Wjw8f9zsv4abuvj30em0emdhj.jpg ChatbotsChina 网页链接 2017-10-27 14:34
算法 神经网络
Vicarious发表Science论文：概率生成模型超越神经网络 http://t.cn/RWO1VXz
http://wx3.sinaimg.cn/large/006tQI9Wly1fkwsl5sg8fj30hs06aq3v.jpg
http://tva1.sinaimg.cn/crop.0.0.2000.2000.50/006DuBEdjw8fazq0aity8j31jk1jkwhl.jpg AI科技大本营 网页链接 2017-10-27 11:21
视觉 李飞飞
【重磅 | 李飞飞最新演讲：ImageNet后，我专注于这五件事——视觉理解、场景图，段落整合、视频分割及CLEVR数据集】详见：http://t.cn/RWO7ZxA 李飞飞从5.4亿年前的寒武纪大爆发开始讲起，强调了视觉是智能的基石；而作为微软全球执行副总裁微软五名核心成员之一的沈向洋博士也参加了会议，他也带来了...全文： http://m.weibo.cn/6080368657/4167422887755897
http://wx2.sinaimg.cn/large/006DuBEdgy1fkwn0hqp9ij30r30fdn6j.jpg
http://tva4.sinaimg.cn/crop.0.0.526.526.50/006tQI9Wjw8f9zsv4abuvj30em0emdhj.jpg ChatbotsChina 网页链接 2017-10-27 11:11
算法 神经网络
神经网络API加入安卓8.1开发者预览版，不仅是底层框架，更有硬件加速 http://t.cn/RW0sdcO
http://wx3.sinaimg.cn/large/006tQI9Wgy1fkwmpmxjwrj30kk0blwhi.jpg
http://tvax3.sinaimg.cn/crop.14.0.721.721.50/9fa07827ly8fe7j2cq9a0j20ku0k1jrr.jpg PaperWeekly 网页链接 2017-10-27 07:28
经验总结 自然语言处理 博客
推荐一篇介绍自然语言处理的博客，包括了一些概念，应用，工具，视频等资源。传送门：http://t.cn/RW0z4Mg
页:
[1]