AI学习 | 概念解释 + Scikit-learn 的简单情况

* 机器学习：是AI的一个子集，不用人类显式编程，让计算机通过算法自行学习和改进  

* 监督学习：有数据、有标签，告诉机器什么是什么，让机器来学习输入和输出的映射关系。比如：分类和回归（预测）

* 非监督学习：有数据没有标签，让机器自己寻找规律。比如：聚类

* 半监督学习：有数据和少量标签，让机器学一点，然后自行寻找规律、探索分类

* 强化学习：就是训狗。小狗自行做出动作，但是根据训犬师的引导发现有些行为可以获得零食，有些会受到惩罚。通过观察动作和奖惩之间的联系，让小狗行为达到预期。
    即让机器在环境中采取行动，获得反馈，从反馈里自己总结经验，以最大化奖励和最小化损失。主要是用来培训机器人的，让计算机接触一个完全没做过的任务，只告诉它目标，让它自行探索解决问题的途径，比如告诉机器人让它投篮，中了会得一分，机器人会尝试各种方法去投篮，开始可能命中率低，之后会自行总结方法，提高命中率。这类机器人代笔：阿尔法go。

* 遗传算法：和强化学习类似。就是模拟人类进化，淘汰弱者适者生存，让计算器设计模型，并基于以前的模型设计更多代的模型，然后自行淘汰掉效果不好的模型，并基于留下的强者进行变异和繁衍。

* 深度学习：是机器学习的另一种类，核心在于使用人工神经网络，通过层次化的方法提取和表示数据特征。比如学习识别小猫的流程：1.将猫猫图片传入输入层（让机器看到图片）--- 2. 通过隐藏层对数据进行复杂的数学运算，识别特征 --- 3. 输出层获得结果

  人工神经网络（Artificial Neural Network(ANN)）就是让机器模仿人类神经元来进行学习，很多NN就是Neural Network的缩写。可以用于深度学习、监督学习、无监督学习、强化学习

  如果人工神经网络分三层来传递信息，那么深度学习可能就要分几十层甚至上百层，所以对硬件设备要求高，通常还是选择云服务器或者基站来学习。深度学习的框架有很多，两巨头是谷歌的TensorFlow和脸书的pytorch，前者学习曲线更陡峭，覆盖从低层次的数学运算到直接使用的模型，更全面；后者更容易直接用模型上手。都是不错的选择。其他还包括ONNX, Caffe, Torch，Theano, DL4J等。但一般用前两个就是了

* 生成式AI: 深度学习的一种应用，利用神经网络来学习现有内容的模型和结构（比如视频、文本、图片、音频等），学习生成新内容

* 大语言模型（LLM，Large Language Model）：也是深度学习的一种应用，专门用于进行自然语言处理任务。【大】：模型参数量大，训练过程也需要海量文本数据集。比如谷歌的BERT模型，擅长理解上下文，但不擅长文本生成，被认为不属于生成式AI

17年前 
  语言模型主要架构为循环神经网络 RNN（Recurrent Neural Network）—— 无法并行计算，只能依次；不擅长处理长文本，无法捕捉长距离的语义关系。
  后来出现RNN改良版本，长短期记忆网络LSTM(Long Short-Term Memory) —— 还是无法并行计算，处理长文本能力有限

2017年 谷歌团队 Transformer >>>> ① Attention 解决了短时记忆问题（浏览全文并给予每个词不同的权重）；② 位置编码解决了文字序列问题，从而同时处理序列里的所有位置，独立计算。
Transformer 模型的原理：大致可以分为编码层和解码层。
  以翻译为例，输入的文本进入编码层被token化 --- 传入嵌入层 ，把每个token用向量嵌入--- 将词向量位置编码，即把位置向量和词向量相加，从而让模型既理解词意思，又捕获词的位置和顺序关系 --- 编码器核心部分，结合attention自注意力机制对位置编码进一步并行计算权重。（有些是多头自注意力机制）--- 前馈神经网络，通过额外计算提高模型的表达能力 --- 
  将序列 传给解码器 作为输入（解码器还会把之前生成的文本共同作为输入） --- 完成嵌入层和位置编码 --- 针对已生成的序列的带掩码的多头自注意力层 --- 针对输入序列的抽象表示的多头自注意力 --- 前馈神经网络 --- 线性层和softmax层，把解码器输出的表示转化为词汇表的概率分布

  *   编码器和解码器都是多个堆到一起的。实际上解码器是在根据概率猜测下一个输出是什么，所以当模型开始胡说八道，就叫出现了幻觉 hallucination

  *   Token：文本的基本单位，取决于不同的token化方法。短单词可能一个词为一个token，长单词可能会被拆解为多个token。每个token会被用整数数字表示，即token ID，以便于计算机储存。

  *   向量嵌入：即用一串数字来表示token，这样能记录更多的语法语义等信息

  *   多头自注意力：即每个attention模块关注不同的词，比如有的关注动词、有的关注情感类词等

  *   带掩码的多头自注意力层：编码器中自注意力会关注输入序列里所有其他词，但解码器中自注意力只关注某词前面的所有词，以保证文本生成时遵循正确的时间顺序

  后来transformer出现了一些变种：
    ① 仅编码器/自编码模型：如BERT等，用来掩码语言建模、情感分析等
    ② 仅解码器/自回归模型：如GPT-2, GPT-3等，用来文本生成
    ③ 编码器-解码器/序列到序列模型：如T5, BART等，把一个序列转换另一个序列，用来翻译、总结

2018年 OPENAI--GPT 1.0; 谷歌--BERT

2019年 OPENAI--GPT 2.0; 百度--ERNIE 1.0

GPT：generative pre-trained transformer