深度学习与机器学习的区别

Posted 2020-11-04 findtruth123

深度学习是一种特殊的机器学习，它将现实世界表示为嵌套的层次概念体系（由较简单概念间的联系定义复杂概念，从一般抽象概括到高级抽象表示），从而获得强大的性能与灵活性。

深度学习和传统机器学习最重要的区别是它的性能随着数据量的增加而增强。如果数据很少，深度学习算法性能并不好，这是因为深度学习算法需要大量数据才能很好理解其中蕴含的模式。这种情况下，使用人工指定规则的传统机器学习占据上风。

深度学习算法严重依赖于高端机，而传统机器学习在低端机上就可以运行。因为深度学习需要进行大量矩阵乘法操作，而GPU可以有效优化这些操作，所以GPU成为其中必不可少的一部分。

特征工程将领域知识输入特征提取器，降低数据复杂度，使数据中的模式对学习算法更加明显，得到更优秀的结果。从时间和专业性方面讲，这个过程开销很高。机器学习中，大部分使用的特征都是由专家指定或根据先验知识确定每个数据域和数据类型。比如，特征可以是像素值，形状，纹理，位置，方向。大多数机器学习方法的性能依赖于识别和抽取这些特征的准确度。

深度学习算法试图从数据中学习高层特征，这是深度学习与众不同的一部分，同时也是超越传统机器学习的重要一步。深度学习将每个问题归结为开发新特征提取器，如卷积神经网络在底层学习如边和直线种种低层特征，然后是面部部分特征，最后是人脸的高层特征。

当使用传统机器学习方法解决问题时，经常采取化整为零，分别解决，再合并结果求解的策略。而深度学习主张end-to-end模型，输入训练数据，直接输出最终结果，让网络自己学习如何提取关键特征。

比如说你要进行目标检测，需要识别出目标的类别并指出在图中的位置。

通常，深度学习需要很长时间训练，因为深度学习中很多参数都需要远超正常水平的时间训练。ResNet大概需要两周时间从零开始完成训练，而机器学习只需要从几秒到几小时不等的训练时间。测试所需要的时间就完全相反，深度学习算法运行需要很少的时间。然而，和KNN（K近邻，一种机器学习算法）相比，测试时间会随着测试数据量的增加而增加。不过并非所有的机器学习算法都需要很长时间，某些也只需要很少的测试时间。

假定使用深度学习给文章自动评分，你会发现性能会很不错，并且接近人类评分水准。但它不能解释为什么给出这样的分数。在运行过程中，你可以发现深度神经网络的哪些节点被激活，但你不知道这些神经元是对什么进行建模以及这每层在干什么，所以无法解释结果。

另一方面，机器学习算法如决策树按照规则明确解释每一步做出选择的原因，因此像决策树和线性/逻辑斯蒂回归这类算法由于可解释性良好，在工业界应用很广泛。

Wiki上面介绍了一些机器学习的应用领域：

1. 计算机视觉：如车牌号识别，人脸识别；

2. 信息检索：如搜索引擎，文本检索，图像检索；

3. 营销：自动邮件营销，目标识别；

4. 医疗诊断：癌症诊断，异常检测；

5. 自然语言处理：语义分析，照片标记；

6. 在线广告，等等