अगर मशीन सीखने की तकनीक में सुधार होता है, तो भविष्य में एल्गोरिदम की भूमिका क्या है?


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आइए अब से कुछ 30 वर्षों के भविष्य को देखें। आइए हम आशावादी हों और मान लें कि मशीन लर्निंग से जुड़े क्षेत्र उतनी ही तेजी से विकसित हो रहे हैं जितना हमने पिछले 10 वर्षों में देखा है। यह बहुत अच्छा होगा, लेकिन फिर ऐसे भविष्य में पारंपरिक एल्गोरिदम की भूमिका क्या होगी?

यहां "पारंपरिक एल्गोरिदम" द्वारा मैं उस सामान्य प्रक्रिया का उल्लेख करता हूं जिसे हम टीसीएस में अनुसरण करते हैं: समस्या को हल करने के लिए एक अच्छी तरह से परिभाषित कम्प्यूटेशनल समस्या , डिजाइन एल्गोरिदम को औपचारिक रूप दें और औपचारिक प्रदर्शन की गारंटी साबित करें ।

अब ऐसे कौन से एप्लिकेशन क्षेत्र हैं जिनमें हमें भविष्य में भी पारंपरिक एल्गोरिदम डिजाइन और विश्लेषण का उपयोग करना चाहिए , और यह बहुत कम संभावना है कि मशीन लर्निंग के किसी भी अग्रिम पारंपरिक एल्गोरिदम को ज्यादातर अप्रासंगिक बना देगा?

सबसे पहले यह एक मूर्खतापूर्ण प्रश्न की तरह लग सकता है: निश्चित रूप से हमें भविष्य में भी छँटाई, खोज, अनुक्रमण आदि करने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी! बेशक, हमें फूरियर को कुशलता से बदलने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी, बड़े मैट्रिसेस को गुणा करें, सबसे छोटे रास्ते खोजें, रैखिक अनुकूलन समस्याओं को हल करें!

लेकिन फिर, एक बार जब आप उन अनुप्रयोगों पर गहराई से देखना शुरू करते हैं जिनमें हम परंपरागत रूप से उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिदम का उपयोग करते हैं, तो यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है कि पारंपरिक एल्गोरिथम डिजाइन और विश्लेषण ऐसी समस्याओं का सही उत्तर है: खोज से संबंधित अनुप्रयोगों में , आमतौर पर हम किसी ऐसी चीज को खोजने में रुचि रखते हैं जो किसी अस्पष्ट बीमार-परिभाषित अर्थ (जैसे अर्थ संबंधी समानता) में एक इंसान के लिए एक करीबी मेल है, न कि कुछ ऐसा जो कुछ गणितीय अर्थों में इष्टतम है (जैसे न्यूनतम संपादित दूरी)। मार्ग नियोजन से संबंधित अनुप्रयोगों में, आमतौर पर हम ऐसे मार्गों को खोजने में रुचि रखते हैं जो उदाहरणों के आधार पर अच्छे हों (जैसे कि अन्य लोग इसे पसंद करते हैं), न कि वे मार्ग जो कुछ गणितीय अर्थों में इष्टतम हैं (जैसे सबसे कम दूरी या सबसे सस्ती कीमत)। और एक बार जब आपके पास चित्र में कुछ अस्पष्ट, बीमार परिभाषित मानव घटक होता है, तो ऐसा हो सकता है कि हम उदाहरणों के आधार पर कंप्यूटर को पढ़ाने की कोशिश करने से बेहतर हैं, बजाय इसके कि टीसीएस शोधकर्ता को सामने आने की कोशिश करें। एक औपचारिक कम्प्यूटेशनल समस्या के साथ जिसे हम पारंपरिक एल्गोरिथ्म डिजाइन और विश्लेषण के माध्यम से निपटा सकते हैं।

तो क्या अनुप्रयोग क्षेत्र हैं (अधिमानतः वास्तविक और प्रत्यक्ष औद्योगिक अनुप्रयोग) जिसमें यह बिल्कुल स्पष्ट है कि हम अतीत में एल्गोरिदम में क्या कर रहे हैं, प्रगति करने का सही तरीका (और एकमात्र संभव तरीका) होने जा रहा है। भविष्य?

मशीन लर्निंग तकनीक में उप-वृत्तों के रूप में उपयोग किए जाने वाले एल्गोरिदम एक स्पष्ट भविष्य-प्रूफ उम्मीदवार की तरह दिखते हैं, लेकिन यह विशेष रूप से उस विशेष मशीन लर्निंग तकनीक पर निर्भर करता है जिसका हम उपयोग करते हैं, और जैसा कि हमने पिछले दस वर्षों में देखा है, यह तेजी से बदल सकता है ।


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मुझे इस बात पर संदेह है कि दृष्टिकोण विशिष्ट हैं। क्या हमारे पास यह सोचने का कारण है कि मशीन-सीखने वाले एल्गोरिदम को हल करने वाली समस्याओं को औपचारिक रूप से परिभाषित करना और उनके प्रदर्शन का विश्लेषण करने वाले अच्छे सैद्धांतिक मॉडल का निर्माण करना संभव नहीं होगा? इसके लिए डेटा-संचालित एल्गोरिदम (जिसे मैं उच्च वर्णनात्मक जटिलता वाले एल्गोरिदम के रूप में सोचता हूं) के लिए बेहतर मॉडल की आवश्यकता हो सकती है, लेकिन क्या यह एक बाधा है जिसे दूर नहीं किया जा सकता है?
नील जवान

जवाबों:


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यह एक प्रश्न है जो मुझे हाल ही में सता रहा है, इसलिए मुझे खुशी है कि आपने इसे पूछा।
हालाँकि, मैं उन क्षेत्रों को वर्गीकृत करने में कम दिलचस्पी रखता हूँ, जिनके लिए (पारंपरिक) एल्गोरिदम के क्षेत्र में उन्नति पर पड़ने वाले प्रभाव से मशीन लर्निंग कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोण पर हावी हो जाएगा। 30 वर्षों में "मानव-निर्मित एल्गोरिदम" अनुसंधान किस तरह का होगा? सामान्य रूप से, यह सामान्य रूप से उत्तर देने के लिए कठिन प्रश्न है, क्योंकि यह ऐसा अनुप्रयोग है जो निर्धारित करता है कि परिणाम की गुणवत्ता की क्या आवश्यकता है।

मुझे लगता है कि बचे हुए एल्गोरिदम बचे हुए लोगों में से होंगे। एक चिप के लिए सभी इनपुट का परीक्षण करने या एक संपूर्ण खोज करने की आवश्यकता बनी रहेगी। ऑब्जेक्ट-विशिष्ट ध्यान, प्रत्येक वस्तु उदाहरण को बिल्कुल (या कम से कम) एक बार उत्पन्न करने के लिए आवश्यक बारीक-ट्यून डिज़ाइन; और किसी भी व्यर्थ प्रयास के रन-टाइम प्रवर्धन (वस्तु के विवरण के एक समारोह के रूप में उदाहरणों की एक घातीय संख्या हो सकती है) - ये कारक मुझे संदेह करते हैं कि एक सामान्य-उद्देश्य स्वचालित सीखने की प्रक्रिया एक चतुर से मेल खा सकती है, इस क्षेत्र में उद्देश्य से डिजाइन समाधान।


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मशीन लर्निंग सॉल्यूशंस के साथ समस्या यह है कि अगर वे वास्तव में गणना करते हैं कि आपको क्या चाहिए, तो यह जानने का कोई तरीका नहीं है।

मैं उनसे उन सभी डोमेन को संभालने की उम्मीद करूंगा, जहां एक गलत परिणाम भयावह नहीं है (अर्थात हर जगह जहां हम वर्तमान में उपयोग कर रहे हैं) या परिणाम को आसानी से जांचा जा सकता है (उन समस्याओं की खोज करें जिनके लिए आप जानते हैं कि एक समाधान मौजूद है (क्योंकि जाँच करना) कोई समाधान नहीं है "कठिन हो सकता है))।

शेष डोमेन के लिए, मैं उम्मीद करता हूं कि एल्गोरिदम औपचारिक रूप से (उदाहरण के लिए Coq / Gallina का उपयोग करके) सिद्ध किया जाएगा। उम्मीद है, मशीन लर्निंग अंततः ऐसे सिस्टम में चीजों को साबित करना आसान होगा जो कागज पर (या और भी आसान)। यह उस बिंदु तक भी पहुंच सकता है जहां मनुष्य केवल विनिर्देशन और एल्गोरिथ्म लिखते हैं और इसका सही प्रमाण मशीन सीखने का उपयोग करके पाया जाता है। (ध्यान दें कि एल्गोरिथम स्वयं मशीन लर्निंग का उपयोग नहीं करता है, लेकिन यह और इसकी शुद्धता के प्रमाण मशीन लर्निंग का उपयोग करते हुए पाए गए)

इसलिए हम खुद को केवल प्रूफ असिस्टेंट, प्रोग्राम स्पेसिफिकेशन और मशीन लर्निंग एल्गोरिदम लिख सकते हैं।

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