Что такое машинное обучение (Machine Learning)? Как дети учат компьютер

Ваш телефон находит в галерее все фотографии кошек, стоит написать «кошка». YouTube предлагает новый мультфильм, похожий на любимый мультфильм вашего ребёнка. Возможно, ребёнок уже спрашивал: «Как компьютер это знает? Его кто-то научил?» Ответ: да, научили. Эта технология называется машинным обучением. В этой статье мы объясним её простыми словами, которые можно рассказать и ребёнку.

Что такое машинное обучение?

Машинное обучение — одно из важнейших направлений искусственного интеллекта. В обычной программе человек прописывает каждое правило: «если так, то делай то». В машинном обучении правила не пишут, вместо этого компьютеру показывают примеры.

Маленькому ребёнку мы не объясняем длинным определением, что такое собака. Мы показываем собаку на улице, в книжке с картинками, и через несколько раз он узнаёт её сам. Компьютер учится так же: мы даём ему тысячи примеров, а он сам находит в них общие признаки.

Как компьютер учится? 4 простых шага

Допустим, мы учим компьютер отличать кошек от собак.

1. Собираем данные. Находим сотни фотографий кошек и собак. Такие данные, на которых обучается модель, называются обучающими данными (Training Data).
2. Обучаем модель. С помощью алгоритма компьютер ищет различия на фотографиях: форму ушей, нос, хвост.
3. Проверяем. Показываем модели фотографию, которую она раньше не видела, и смотрим, правильно ли она отвечает.
4. Улучшаем. Если модель ошибается, добавляем больше разнообразных примеров и обучаем заново.

Этот цикл очень похож на то, как человек становится лучше благодаря тренировке: попробуй, увидь ошибку, исправь.

3 вида машинного обучения

• Обучение с учителем (Supervised Learning). Мы даём компьютеру фотографию и правильный ответ одновременно («это кошка»). Это похоже на урок, на котором учитель показывает верный ответ.
• Обучение без учителя. Мы не даём ответов, только данные, а компьютер сам группирует похожее. Это похоже на то, как ребёнок раскладывает игрушки по цветам.
• Обучение с подкреплением. Компьютер пробует, получает «баллы» за верные действия и теряет их за ошибки. Так обучают игровых ботов и роботов.

Машинное обучение в повседневной жизни

За многими вещами, которыми ваш ребёнок пользуется каждый день, стоит машинное обучение:

• Распознавание лиц и поиск по фотографиям на телефоне — это технологии компьютерного зрения (Computer Vision).
• Голосовые помощники и переводчики работают с текстом и речью.
• Чат-боты вроде ChatGPT — это модели, обученные на огромных объёмах текста.
• Умные роботы используют машинное обучение, чтобы воспринимать окружающий мир.

Для более сложных задач применяются нейронные сети. Обучение многослойных нейронных сетей называется глубоким обучением (Deep Learning), и именно оно лежит в основе большинства современных систем искусственного интеллекта.

Как ребёнок может попробовать машинное обучение дома?

Чтобы попробовать машинное обучение, не нужно писать сложный код. Два бесплатных инструмента станут хорошим стартом:

• Teachable Machine: инструмент Google, работающий в браузере. Вы показываете камере два-три разных предмета и обучаете модель без единой строчки кода.
• Machine Learning for Kids: платформа, которая работает вместе со Scratch. Ребёнок обучает собственную модель и использует её в игре или проекте.

При работе с камерой желателен присмотр родителей.

Простая идея для эксперимента: ребёнок выбирает два разных предмета, например книгу и ручку. Он снимает по 20–30 фотографий каждого, обучает модель, а потом показывает новый предмет и смотрит на результат.

Почему компьютер ошибается?

В этом эксперименте ребёнок открывает очень важную вещь: компьютер умён ровно настолько, насколько мы ему показали.

Если показать модели только фотографии золотистых ретриверов, она может не узнать другие породы собак. То есть если примеров мало или они однобокие, модель ошибается. Это учит ребёнка критическому мышлению: ответы искусственного интеллекта всегда нужно проверять.

Родителям: с чего начать?

Машинное обучение не начинают с нуля за один день. В его основе лежат логическое мышление и программирование. Поэтому лучший путь для ребёнка — сначала освоить эти основы, а затем переходить к практике с визуальными инструментами.

Вывод

Машинное обучение — это не страшная и не непонятная технология. По сути, это компьютер, который учится на примерах, и дети могут исследовать это как игру. Главное, чтобы ребёнок не оставался только пользователем, а понимал, как технология работает.

Если вы хотите, чтобы ребёнок на практических проектах научился строить, обучать и проверять модели, курс «Инженерия искусственного интеллекта» в JET School даёт системный старт на этом пути. Программу и подходящую возрастную группу можно уточнить на странице курса.