Результаты обучения

После урока вы сможете:

Проблема урока

В технических описаниях AI, Machine Learning и Deep Learning часто смешивают. Любое ли AI обучается на данных? Всегда ли нейросеть генеративна? Можно ли назвать AI систему, которая работает по заранее заданным правилам?

Интуиция. Представьте три вложенные области. Самая широкая описывает область задач и систем AI. Внутри неё находится подход ML, в котором закономерности извлекаются из данных. Внутри ML — Deep Learning, использующий многослойные нейронные сети. Вложенность помогает понять отношения, но не заменяет анализа конкретной системы.
Вложенность AI, ML и DLAI — широкая область, внутри неё Machine Learning, а внутри машинного обучения Deep Learning.Соотношение трёх понятийArtificial Intelligence (AI)широкая область интеллектуальных машинных системMachine Learning (ML)системы, параметры которых настраиваются по даннымDeep Learning (DL)многослойные нейронные сети
Рисунок 1. Это концептуальная вложенность, а не шкала качества: DL не «лучше» автоматически, а подходит для определённых типов задач и данных.

1. Три понятия — три разных ответа

ПонятиеНа какой вопрос отвечает?Что описывает?
Artificial Intelligence (AI)Какую интеллектуальную задачу выполняет машина?Широкую область методов и систем: восприятие, рассуждение, поиск, планирование, обучение, решения и генерацию.
Machine Learning (ML)Как система извлекает закономерности из данных?Методы, в которых параметры или структура модели настраиваются по данным или опыту.
Deep Learning (DL)Как обучать сложные представления с помощью многослойных сетей?Подмножество ML, основанное на обучении многослойных нейронных сетей.

AI — наиболее широкое понятие. ML — один из подходов, применяемых в AI. DL — один из классов методов внутри ML. Программный продукт при этом может объединять сразу несколько подходов.

2. Иерархия AI → ML → DL

Знак ⊂ означает «является подмножеством». Методы DL относятся к ML, а ML — один из подходов в AI.

2.1. Почему не всякий AI — это ML

AI включает методы, в которых правила и стратегия задаются разработчиком или экспертом. Система может искать путь по графу, проверять логические условия, применять базу экспертных знаний или планировать последовательность действий. Ей не обязательно обучаться на наборе примеров.

Пример — экспертная система. Инженер задаёт правила: «если температура выше порога и давление отклоняется от нормы, выдать предупреждение». Если система использует только заданные правила, это AI-подход, но не обязательно ML. Сам факт обработки входных данных не является доказательством машинного обучения.

2.2. Почему не всякий ML — это DL

К ML относятся линейная и логистическая регрессия, деревья решений, случайный лес, градиентный бустинг, метод опорных векторов и многие другие алгоритмы. Они обучаются на данных, но не используют глубокую нейронную сеть.

Пример — кредитный скоринг. Логистическая регрессия получает подготовленные признаки клиента и оценивает вероятность события. Её коэффициенты подбираются по обучающим данным. Это ML, но не Deep Learning.

Два способа создать интеллектуальную системуВ программировании с правилами разработчик явно задаёт правила; в машинном обучении алгоритм извлекает параметры из примеров.Откуда берётся поведение системы?Явное программированиеПравилачеловекаПрограммаи ответЛогика задаётся явноМашинное обучениеПримерыОбучениеМодельПараметры выводятся из данныхНа практике часто сочетают правила, модели и проверки
Рисунок 2. Различие не в том, что один способ «умный», а другой нет: различается источник логики — явно записанные правила или параметры, найденные на данных.

3. Что означает «обучение на данных»

В ML разработчик задаёт класс модели, способ измерения ошибки и процедуру настройки. Алгоритм использует обучающие данные, чтобы подобрать параметры модели.

ДанныеПримеры и измерения
ОбучениеПроцедура настройки
МодельПараметры после настройки
InferenceПрогноз на новых данных

Данные не обязательно хранятся в модели целиком. Обучение преобразует информацию из примеров в параметры и структуру. Но есть методы, например k ближайших соседей, которые сохраняют обучающие объекты и используют их непосредственно при прогнозе.

От изображения к представлению и прогнозуТрадиционный ML часто требует ручного выделения признаков; глубокая сеть может учить представления по пикселям и примерам.Как система получает признаки?ИзображениепикселиТрадиционный MLручные признаки→ алгоритм → модельDeep Learningособенности задаётинженер и предметнаяэкспертизапредставления учатсяиз данных через слоиКлассификациянапример, «кошка»
Рисунок 3. Это упрощённая схема: современные подходы могут сочетать ручные признаки, обучаемые представления и дополнительные этапы обработки.

4. Чем Deep Learning отличается от традиционного ML

Neural Network (нейронная сеть) — параметризованная вычислительная модель из связанных блоков и слоёв. Она преобразует входные данные в выход, а обучение изменяет параметры для оптимизации выбранной целевой функции.
Deep Learning (глубокое обучение) — направление ML, использующее нейронные сети с несколькими слоями преобразования данных. Слои способны формировать всё более сложные представления входной информации.

Слово deep («глубокий») относится к глубине вычислительной архитектуры, а не к человеческой глубине мышления или сознанию.

4.1. Признаки и представления

Feature (признак) — измеряемая или вычисляемая характеристика объекта, используемая моделью. Для кредитной модели это могут быть доход, стаж и долговая нагрузка. Для изображения исходными значениями являются пиксели.

Feature engineering (конструирование признаков) — подготовка исходных данных и создание полезных характеристик. В традиционном ML эта работа часто выполняется человеком. В DL сеть может сама обучать промежуточные представления из исходных данных. Это не отменяет очистку данных, разметку, нормализацию и проверку качества.

Representation (представление) — внутреннее кодирование объекта или его свойств. Например, слои сети могут преобразовывать пиксели в числовые признаки контуров, текстур и частей объектов. Такие представления не всегда легко интерпретировать человеку.

4.2. Пример распознавания изображения

Традиционный подход: вручную сконструировать признаки — цветовые гистограммы, контуры или текстуры — и обучить классификатор, например SVM или Random Forest. Подход DL: обучить свёрточную нейронную сеть преобразовывать пиксели в иерархию признаков и выдавать оценки классов.

Оба решения относятся к ML. Только второе в данном примере относится к DL. Нельзя утверждать, что DL всегда лучше: результат зависит от данных, вычислительных ресурсов, метрики и условий эксплуатации.

5. Deep Learning — не синоним Generative AI

Generative AI (генеративный AI) — системы и модели, предназначенные для создания нового содержимого: текста, изображений, аудио, видео, кода или других данных.

Многие современные генеративные модели построены на DL. Например, большие языковые модели используют глубокие нейронные сети архитектуры Transformer. Но понятия не тождественны.

Нейросеть, определяющая класс изображения, — пример DL для классификации. Языковая модель, создающая текст, — пример генеративного AI на основе DL. Различаются задачи, хотя оба решения используют нейросети.

6. Термины, которые важно не смешивать

ТерминЗначениеПример
AI-системаПолное решение, выполняющее задачу и взаимодействующее со средой.Сервис рекомендаций с интерфейсом и моделью.
АлгоритмПоследовательность вычислительных шагов.Алгоритм обучения дерева.
МодельФормальное описание зависимости для вывода.Обученная логистическая регрессия.
Нейронная сетьКласс моделей из связанных вычислительных слоёв.CNN для изображений.
Generative modelМодель, создающая новые образцы данных.Модель генерации текста.
Foundation modelШироко предварительно обученная модель, адаптируемая к разным задачам.Языковая или мультимодальная модель.
AI-продуктРешение, объединяющее модели, правила, интерфейсы и инфраструктуру.Помощник с LLM, поиском и инструментами.

Foundation Model (базовая модель) — модель, предварительно обученная на широком наборе данных и применимая после адаптации к множеству задач. Это не отдельный уровень схемы AI → ML → DL, а характеристика роли и способа использования модели. Многие foundation models являются глубокими нейросетями.

7. Практическая классификация систем

СистемаКлассПочему
Экспертная система IF–THENAI, не обязательно MLРешение задаётся правилами, а не обучением на примерах.
Логистическая регрессия для прогноза оттокаAI / ML, не DLКоэффициенты обучаются; многослойной сети нет.
Случайный лес для оценки рискаAI / ML, не DLАнсамбль деревьев обучается на выборке.
CNN для классификации снимковAI / ML / DLИспользуется многослойная нейронная сеть.
Transformer LLM для генерации текстаAI / ML / DL + Generative AIГлубокая сеть обучена генерировать последовательности текста.
Шахматная программа с поискомAI, ML необязателенПоиск по дереву вариантов может работать без обучения; современные системы могут дополнительно применять ML.

Классифицируйте не только продукт в целом, но и отдельные компоненты. Один сервис может сочетать поиск, правила, ML-модель и генеративную нейросеть.

8. Самопроверка

Вопрос 1

Как точнее описать связь понятий?

  1. AI, ML и DL — синонимы.
  2. ML входит в AI, DL входит в ML.
  3. Любая AI-система использует DL.
  4. DL шире AI.
Ответ и объяснение

Верно: B. AI — широкая область; ML — один из подходов; DL — направление ML на основе многослойных сетей. Другие варианты смешивают уровни.

Вопрос 2

Система выдаёт рекомендации по заранее заданным экспертным правилам. Обязательно ли это ML?

Ответ и объяснение

Нет. Если решение формируется только записанными правилами, а параметры не обучаются по данным, это AI без обязательного компонента ML. Наличие входных данных не доказывает машинное обучение.

Вопрос 3

Градиентный бустинг обучен на большой таблице. Это DL?

Ответ и объяснение

Нет. Это ML, но не глубокое обучение на многослойной нейронной сети. Размер выборки не меняет класс алгоритма.

Вопрос 4

Нейросеть определяет класс изображения. Является ли она генеративным AI?

Ответ и объяснение

Не обязательно. Классификация предсказывает класс, генеративная система создаёт новые образцы содержимого.

Вопрос 5

Почему фразы «мы используем AI» недостаточно для технического описания?

Ответ и объяснение

Она не раскрывает механизм. Нужно указать правила, поиск, традиционный ML, DL, генеративную модель или гибрид, а также входы, выходы, обучение и ограничения.

9. Практическое задание: паспорт AI-системы

Мини-исследование

Цель: научиться отличать область применения, подход и архитектуру.

  1. Выберите спам-фильтр, рекомендатель, голосовой помощник, промышленный детектор дефектов или шахматную программу.
  2. Опишите задачу и входные данные.
  3. Укажите компоненты, основанные на правилах, поиске, ML или DL.
  4. Назовите сведения, которые нужно запросить у разработчика, чтобы подтвердить классификацию.
  5. Разделите известные факты, предположения и неизвестное.

Результат: таблица с колонками «Задача», «Входы», «Механизм», «Обучение», «Класс AI/ML/DL», «Неопределённость».

Критерий успеха: вы не называете систему DL без подтверждения нейросетевой архитектуры и не называете её ML только потому, что она обрабатывает данные.

10. Ограничения и типичные ошибки

Самостоятельный вывод

Объясните, почему DL входит в ML, но ML не сводится к DL. Приведите пример AI без ML и ML без DL. Затем выберите гибридный AI-продукт и перечислите компоненты, которые нужно исследовать отдельно.

11. Ключевые выводы

  1. AI — широкая область интеллектуальных машинных систем и методов.
  2. ML — подход, при котором модель настраивается на основе данных.
  3. DL — направление ML на основе многослойных нейронных сетей.
  4. Не всякий AI использует ML, и не всякий ML использует DL.
  5. Generative AI — не синоним DL, а характеристика генеративной задачи/модели.
  6. Для анализа важно различать модель, алгоритм, систему и продукт.

12. Словарь терминов

Artificial Intelligence (AI) — искусственный интеллект
Область исследований и инженерии машинных систем, выполняющих задачи интеллектуального поведения.
Machine Learning (ML) — машинное обучение
Методы настройки моделей на основе данных или опыта.
Deep Learning (DL) — глубокое обучение
Направление ML с многослойными нейронными сетями.
Neural Network — нейронная сеть
Параметризованная вычислительная модель из связанных слоёв.
Feature — признак
Характеристика объекта, используемая моделью.
Feature Engineering — конструирование признаков
Подготовка и преобразование исходных данных в полезные характеристики.
Parameter — параметр
Настраиваемая величина внутри модели, например коэффициент или вес.
Training — обучение
Процесс подбора параметров или структуры модели по данным.
Inference — вывод
Применение модели к входным данным для получения результата.
Representation — представление
Внутреннее кодирование объекта или его свойств.
Generative AI — генеративный AI
Системы, создающие новые образцы текста, изображений, аудио, видео и других данных.
Foundation Model — базовая модель
Широко предварительно обученная модель, адаптируемая для множества задач.
Algorithm — алгоритм
Определённая последовательность вычислительных шагов.