20张PPT！带你快速了解AI产生和发展的历程

本PPT源自李福东老师AI课程讲义，由作者授权发布，转载请注明！

附件：人工智能发展历史

（图片来源于网络）

由图可以明显看出Deep Learning从06年崛起之前经历了两个低谷，这两个低谷也将神经网络的发展分为了几个不同的阶段，下面就分别讲述这几个阶段。

1、 第一代神经网络（1958-1969）

最早的神经网络的思想起源于1943年的MP人工神经元模型，当时是希望能够用计算机来模拟人的神经元反应的过程，该模型将神经元简化为了三个过程：输入信号线性加权，求和，非线性激活（阈值法）。如下图所示：

1958年Rosenblatt发明的感知器（perceptron）算法。该算法使用MP模型对输入的多维数据进行二分类，且能够使用梯度下降法从训练样本中自动学习更新权值。1962年，该方法被证明为能够收敛，理论与实践效果引起第一次神经网络的浪潮。

1、 第二代神经网络（1986~1998）

第一次打破非线性诅咒的当属现代Deep Learning大牛Hinton，其在1986年发明了适用于多层感知器（MLP）的BP算法，并采用Sigmoid进行非线性映射，有效解决了非线性分类和学习的问题。该方法引起了神经网络的第二次热潮。

1989年，Robert Hecht-Nielsen证明了MLP的万能逼近定理，即对于任何闭区间内的一个连续函数f，都可以用含有一个隐含层的BP网络来逼近该定理的发现极大的鼓舞了神经网络的研究人员。

同年，LeCun发明了卷积神经网络-LeNet，并将其用于数字识别，且取得了较好的成绩，不过当时并没有引起足够的注意。

值得强调的是在1989年以后由于没有特别突出的方法被提出，且神经网络（NN）一直缺少相应的严格的数学理论支持，神经网络的热潮渐渐冷淡下去。

1997年，LSTM模型被发明，尽管该模型在序列建模上的特性非常突出，但由于正处于NN的下坡期，也没有引起足够的重视。

3、统计学建模的春天（1986~2006）

1986年，决策树方法被提出，很快ID3，ID4，CART等改进的决策树方法相继出现。

1995年，线性SVM被统计学家Vapnik提出。该方法的特点有两个：由非常完美的数学理论推导而来（统计学与凸优化等），符合人的直观感受（最大间隔）。不过，最重要的还是该方法在线性分类的问题上取得了当时最好的成绩。

1997年，AdaBoost被提出，该方法是PAC（Probably Approximately Correct）理论在机器学习实践上的代表，也催生了集成方法这一类。该方法通过一系列的弱分类器集成，达到强分类器的效果。

2000年，KernelSVM被提出，核化的SVM通过一种巧妙的方式将原空间线性不可分的问题，通过Kernel映射成高维空间的线性可分问题，成功解决了非线性分类的问题，且分类效果非常好。至此也更加终结了NN时代。

2001年，随机森林被提出，这是集成方法的另一代表，该方法的理论扎实，比AdaBoost更好的抑制过拟合问题，实际效果也非常不错。

2001年，一种新的统一框架-图模型被提出，该方法试图统一机器学习混乱的方法，如朴素贝叶斯，SVM，隐马尔可夫模型等，为各种学习方法提供一个统一的描述框架。

4、快速发展期（2006~2012）

2006年，深度学习（DL）元年。是年，Hinton提出了深层网络训练中梯度消失问题的解决方案：无监督预训练对权值进行初始化+有监督训练微调。其主要思想是先通过自学习的方法学习到训练数据的结构（自动编码器），然后在该结构上进行有监督训练微调。但是由于没有特别有效的实验验证，该论文并没有引起重视。

2011年，ReLU激活函数被提出，该激活函数能够有效的抑制梯度消失问题。

2011年，微软首次将DL应用在语音识别上，取得了重大突破。

5、爆发期（2012~至今）

2012年，Hinton课题组为了证明深度学习的潜力，首次参加ImageNet图像识别比赛，其通过构建的CNN网络AlexNet一举夺得冠军，且碾压第二名（SVM方法）的分类性能。也正是由于该比赛，CNN吸引到了众多研究者的注意。

AlexNet的创新点：

（1）首次采用ReLU激活函数，极大增大收敛速度且从根本上解决了梯度消失问题；

（2）由于ReLU方法可以很好抑制梯度消失问题，AlexNet抛弃了“预训练+微调”的方法，完全采用有监督训练。也正因为如此，DL的主流学习方法也因此变为了纯粹的有监督学习；

（3）扩展了LeNet5结构，添加Dropout层减小过拟合，LRN层增强泛化能力/减小过拟合；

（4）首次采用GPU对计算进行加速。

结语：作为21世纪最具影响力的技术之一，人工智能不仅仅在下围棋、数据挖掘这些人类原本不擅长的方面将我们打败，还在图像识别、语音识别等等领域向我们发起挑战。如今，人工智能也在与物联网、量子计算、云计算等等诸多技术互相融合、进化，以超乎我们想象的速度发展着。而这一切的发生与演变，只用了几十年的时间……（附件摘自网络）

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