机器学习、深度学习和神经网络是您在人工智能领域会听到的一些最常见的技术术语。 如果您不专注于构建 AI 系统，可能会感到困惑，因为这些术语经常互换使用。 在本文中，我将介绍机器学习、深度学习和神经网络之间的区别，以及它们之间的关系。 让我们从定义这些术语开始。
什么是机器学习？
机器学习是人工智能的一个子领域，专注于算法和统计模型的开发，使计算机能够从数据中学习并做出预测或决策，而无需明确编程。 机器学习主要分为三种类型：
1.监督学习：为计算机提供标记数据（已经分类或分类的数据）并学习根据该数据进行预测。 例如，可以通过为算法提供带标签的数字图像数据集来训练算法识别手写数字。
2.无监督学习：计算机没有提供标记数据，必须自行在数据中找到模式或结构。 可以训练算法根据相似图像的视觉特征将它们分组在一起。
3.强化学习：在强化学习 (RL) 中，计算机通过接收奖励或惩罚形式的反馈，通过反复试验来学习。 因此，可以训练算法在获胜时获得奖励并在失败时获得惩罚来玩游戏。
机器学习在各个领域都有许多应用，包括图像和语音识别、自然语言处理、欺诈检测和推荐系统。
什么是神经网络？
神经网络是一种受人脑结构和功能启发的机器学习算法。 神经网络由分层组织的互连节点（神经元）组成。 每个神经元接收来自其他神经元的输入，并在将输入传递到下一层之前对输入应用非线性变换。
有几种类型的神经网络，包括：
1.前馈神经网络：信息只在一个方向上流动，从输入层到输出层。 它们通常用于分类和回归任务。
2.卷积神经网络：这是一种前馈神经网络，专门用于处理网格状数据，例如图像。 它们由卷积层组成，这些卷积层将过滤器应用于输入以提取特征。
3.递归神经网络：设计用于处理顺序数据，例如文本或语音。 它们具有允许信息跨时间步长持续存在的循环。 数据可以向任何方向流动。
由于其生物学启发和有效性，神经网络已成为机器学习中使用最广泛的算法之一。
什么是深度学习？
深度学习是机器学习的一个子领域，专注于多层神经网络（或深度神经网络）。 深度神经网络可以从大量数据中学习，并可以自动发现数据的复杂特征和表示。 这使得它们非常适合涉及大量数据的任务。
深度学习架构包括：
1.深度神经网络：在输入层和输出层之间具有多层的神经网络。
2.卷积深度神经网络：多个卷积层从输入中提取越来越复杂的特征。
3.深度信念网络：一种无监督学习算法，可用于学习输入数据的层次表示。
上述神经网络的普及使得深度学习成为人工智能领域的领先范式。
机器学习、深度学习和神经网络之间的差异
机器学习、深度学习和神经网络之间的区别可以从以下几方面来理解：
1.架构：机器学习通常基于统计模型，而神经网络和深度学习架构基于对输入数据执行计算的互连节点。
2.算法：机器学习算法通常使用线性或逻辑回归、决策树或支持向量机，而神经网络和深度学习架构使用反向传播和随机梯度下降。
3.数据：机器学习通常需要比神经网络和深度学习架构更少的数据。 这是因为神经网络和深度学习架构有更多的参数，因此需要更多的数据来避免过度拟合。
综合方法
重要的是要了解人工智能通常涉及综合方法，结合多种技术和方法。 人工智能研究人员使用许多技术来改进系统。 虽然机器学习、深度学习和神经网络各不相同，但在构建复杂系统时，许多相关概念会混合在一起。 有鉴于此，我希望这篇文章能让你更清楚地理解这些正在迅速改变我们世界的重要概念。
作者：Nikolai Schiller
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