【人工智能行业大师访谈6】吴恩达采访 Andrej Karpathy

来源：Coursera吴恩达深度学习课程

作为deeplearning.ai课程的一部分，Andrew希望除了教授技术理念之外，同时介绍一些深度学习的先驱给大家认识。在这个视频中，Andrew也希望问问这些先驱们，能不能给一些工作上的建议，关于如何入门深度学习，如何做课题研究或者如何在深度学习领域找一份工作。【人工智能行业大师访谈5】吴恩达采访林元庆。接下来，采访Andrej Karpathy，文章末尾有总结。

吴恩达：欢迎Andrej，今天你能来我很高兴。

Andrej：是的，谢谢你的采访邀请。

吴恩达：人们已经很熟悉你在深度学习领域中的工作了，但不是每个人都知道你的个人故事，不如你就告诉我们，你是怎么一步步完成深度学习的这些工作的?

Andrej：是的，当然好，我第一次接触深度学习时，还是一个在多伦多大学的本科生，那时Geoff Hinton就在那里，他教一门深度学习课，那时候用的是受限玻尔兹曼机（restricted Boltzmann machines），在MNIST手写数字集上训练。但我真的很喜欢Geoff谈到训练网络的方式，他会用网络的智能，这些词，我那时想，这听起来，当我们训练这些数字时会发生奇迹。这是我第一次接触，不过那时候我没有了解很多细节，后来当我在不列颠哥伦比亚大学读硕士时，我上了一门Nato Defreiter（听不太清名字）教的课，还是机器学习，那时我第一次深入了解这些网络和相关知识，我觉得很有趣，当时我对人工智能非常感兴趣，所以我上了很多人工智能课，但是我看到的很多东西没那么令人满意，那时课程介绍了很多深度优先搜索（depth-first search），广度优先搜索（breadth-first search），Alpha-Beta剪枝（pruning）各种方法。我那时不太懂，我并不满意。当我第一次在机器学习课程中见到神经网络时，我觉得这个词更技术（more technical），而且知名度没那么高。人工智能大家都能说上一两句，但机器学习就更小众一点，可以这么说吧。我对人工智能不满意，当我看到机器学习，我就想这才是我要花时间研究的AI 这才是真正有趣的东西，就是这些原因让我开始走这条路，这几乎是全新的计算范式（computing paradigm），可以这么说。因为正常情况下是人类在编程（humans write code），但是在这种情况下是优化程序自己写代码（the optimization writes code）。所以当你建立了输入输出规范（input/output specification）之后，你只需要给它喂一大堆例子，优化程序就自动编程，有时候它写出的程序比人工的还好，所以我觉得这只是一种非常新颖的编程思路，这就是让我感兴趣的地方。

吴恩达：然后通过你的工作，其中一件让你声名远扬的事是你是ImageNet分类竞赛的人类基准（human benchmark），这是怎么来的?

Andrej：所以基本上，他们的ImageNet比赛可以说成是计算机视觉领域的世界杯（world cup），不管人们是否注意这个基准和数字，我们的错误率也会随时间下降。对我来说，人类在这个评分标准上的位置并不清楚。我之前在CIFAR-10数据集上做了类似的小规模实验，我在CIFAR-10数据集中做的是，我观察了这些32x32的图像，我试图自己对他们进行分类，那时候只有十大类，所以很容易构造一个界面去人工分类。那是我自己的错误率大概是6%，然后根据我实际见到的东西，一个具体任务有多难，我预测出最低能达到的错误率大概会是多少。好吧，我不记得具体数字是多少，我想大概是10%，现在算法做到了3%或2%，或者某个变态的数值。那是我第一次做人类基准实验（experiment of human baseline），非常有趣。我认为这是非常重要的，做这个基线的目的和你的视频里介绍的一样。我的意思是你真的希望这个数字能够表示人类的水平（that number to understand how well humans are doing it），这样我们就可以和机器学习算法比较。而对于ImageNet似乎存在一些分歧，这个基准到底有多重要，应该花多少精力去尽量得到较低的数字，我们甚至不了解人类自己在这个评分系统中的位置，所以我写了这个JavaScript界面，我给自己看图。然后ImageNet的问题在于，你不只有10个分类，你有1000个分类，这几乎就像一个用户界面挑战。显然我自己记不住1000多个分类，所以我应该怎么设计这个界面，让比赛公平一点，所以我把全部分类列表处理，然后给我自己看看各个分类的例子，所以对于每张图像，我大概浏览了1000多个类别。只是想看看，根据我在每个类别里看到的例子判断这个图像可能是什么，而且我认为这个练习本身就是非常有启发性的。我的意思是，我不明白为什么ImageNet有三分之一类别都是狗，狗的品种，所以我兴致勃勃地看着那个网络花了大量时间去处理狗，我想它的三分之一性能用来处理狗。我这个小实验做了一两个星期（a week or two），我把其他所有任务都搁置了，我那时想这练习非常有趣。我最后得到了一个数字，我觉得一个人是不够的，我需要更多人参与到这个实验中来，我试图在实验室内组织人员做同样的事情。我想那时大家都不怎么愿意贡献，花上一两周时间来做这么痛苦的工作（pretty painstaking work），就是坐五个小时，尝试分辨出这只狗的品种是什么，所以在这方面，我无法得到足够多的数据。我们大概估计了一下人类的表现，我觉得很有趣。然后就传开了，那时我还没觉得很明显，我只是想知道这个数字，但这很快变成了一个概念。大家都很喜欢这个事实，然后就这样了，大家都开玩笑地说，我是那个作为基准的人，当然，我都笑死了。

吴恩达：当DeepNet软件超越了你的表现时，你有没有很惊讶?

Andrej：绝对，是的，绝对的。我的意思是，有时一张图真的很难看出是什么，那图就是小块黑白色，还有一些黑点，到处都是，我没看出来是什么，我只能猜测这属于20个类别之间，但网络就直接懂了，我不明白是怎么一回事。所以这里有点点超人类的意思了（So there’s some super-humanness to it.）。但还有，我想网络非常擅长识别这些地砖图案和纹理的统计规律（statistics of floor tiles and textures）。我想在这方面，网络比人类表现优秀毫不奇怪，它可以从大量图像中提取精细的统计特征。而在许多情况下，我很惊讶，因为有些图像需要识字，图片有时就是一个瓶子，你看不出来是什么，但它上面有文本，告诉你它是什么，作为人类，我可以阅读文字，这没问题，但网络必须自己学习读取信息来识别物体，因为单看图像并不明显。

吴恩达：还有一件事让你声名远扬，深度学习社区一直很感激你的贡献，就是你教了CS231n课程，并把它放到网上，可以告诉我具体的经过吗?

Andrej：是的，当然了，所以我有个强烈的感觉，这种技术是革命性的（transformative），很多人都希望能用上。这几乎像一把锤子（hammer），我想做的是，我那时能够随意把这把锤子交给很多人，我觉得这种工作很有吸引力。从博士生的角度来看，不太建议做这种事，因为你会把你的研究搁置一边，我的意思是说，这占用了我120%时间，我必须将所有研究放一边。我是说，这门课我带过两次，每次都要4个月时间，所以时间基本上是花在课上，所以从这个角度来看不太建议，但这基本上是我的博士阶段的亮点，这与研究甚至没有关系。我认为教一门课绝对是我博士生的亮点，只要看到学生，看到他们真的很兴奋，这门课和一般的不同，通常，课程里讲的内容是19世纪发现的，这些经典知识，但这样一门课，我可以介绍一周前刚发表的论文，甚至昨天刚发表的，这些都是前沿研究。我想本科生，还有其他学生，真的很喜欢这门课贴近前沿的特点，他们发现他们是可以理解到前沿的。这不是核物理（nuclear physics）或火箭科学（rocket science），你只需要会微积分（calculus），代数（algebra），你实际上就能理解所有背后的原理。我想这个事实如此强大，事实上这个领域日新月异，学生们就会觉得每天都处于时代浪潮的前端，我想这就是大家那么喜欢这门课的原因。

吴恩达：而且你真的帮助了很多人，送出去了很多锤子hhhh。

Andrej：是啊。

吴恩达：作为一个研究深度学习，有些时日的研究员，这个领域还在迅速发展，我想知道，你自己的想法是怎样的，这么多年来你对深度学习的理解有何改变?

Andrej：是的，基本上当年我见到的是受限玻尔兹曼机处理这些手写数字数据，那时我还不知道这种技术会被大规模应用，不知道这个领域有多重要。还有，当我开始研究计算机视觉（computer vision），卷积网络（convolutional networks）时，这些概念都已经存在。但它们并不像是计算机视觉界马上就会使用的东西，那时人们的看法是，这些处理小案例不错，但无法推广到更大的图像，这种认识错到极端了。[笑]所以基本上，我很惊讶现在这个技术到处都在用，结果非常好，我说这是最大的惊喜，而且还不仅如此，它在一个地方表现很好，比如ImageNet，但另一方面，没有人预计到它的趋势，至少我自己没预计到。就是你可以把这些预先训练好的网络迁移（transfer）到其他领域，你可以在任意其他任务中微调网络（fine tune），因为现在你不只解决了ImageNet问题，而且你需要数百万个例子，网络变成了非常普适的特征提取器（very general feature extractor），而且这是我的第二个想法，我觉得更少人预计到了这个发展，还有这些论文，它们就在这里，人们在计算机视觉里的一切努力，场景分类（scene classification），动作识别（action recognition），目标检测（object recognition），基本属性（base attribytes）等等，人们只需要通过微调网络就把每个任务都解决了，所以对我来说是非常意外的。

吴恩达：是的，我想监督学习在媒体上很热门，但是，然而预先训练微调或迁移学习，其实都效果拔群，但这些领域媒体报道更少一些。

Andrej：对的，就是这样，是的，我觉得其中一个进展不大的方向是无监督学习（unsupervised learning），被寄予了太多希望，我认为这才是真正（在2007年左右）吸引很多研究人员进入了这个领域的概念。但我觉得那个梦想还没被实现，还有令我意外的一方面是，监督学习竟然效果这么好（supervised learning part worked so well），而无监督学习还是处于很原始的状态（unsupervised learning is still in a state of …yeah），怎么利用它，或者怎么让它达到实用，还不太明显，即使很多人还是对它的未来深信不疑，我说在这个领域，可以用这个词。

吴恩达：所以我知道你是其中一个，一直在思考AI远期未来的研究员，你想分享你的想法吗?

Andrej：所以我最后花了差不多一年半，在OpenAI思考这些话题。在我看来，这个领域会分成两条轨迹（the field will split into two trajectories）。一边是应用AI（applied AI），就是搭建这些神经网络，训练它们，主要用监督学习，有可能用无监督学习，然后慢慢提升性能，比如说提高图像识别率之类的；另一个方向是，更一般的人工智能方向（artificial general intelligence directions），就是如何让神经网络变成一个完全动态的系统，可以思考，有语言能力，可以做人类能做的所有事情，并以这种方式获得智能。我认为一直到很有趣的地方是，例如在计算机视觉中，我们一开始研究的方向，我想是错误的，那时我们试图把它分解成不同的部分。我们就像是，人可以识别人（people），可以识别场景（scenes），人可以识别物体（objects），所以我们就开始研究人类能做的各种事情，一旦做出来了，就分成各种不同的子领域了，一旦我们有了这些独立的系统，我们再开始把它们组装起来，我觉得这种做法是错误的，我们已经见到历史上这么做的结果如何。我想这里还有其他类似的事情正在发展，很可能是更高水平的AI，所以人类会问问题，会做计划，会做实验来了解世界运作的规律，或者和其他人交谈，我们就发明了语言（language）。人们试图通过功能来区分各种能力，然后复制每一种能力，把它们放到一起组成某种机械大脑，我觉得这个方法论是错的。我更感兴趣的领域，不是这种分解的，还原论的手段，而是希望构建一种全面动态的神经网络系统（neural network that is the complete dynamical system），这样你一直是完整的代理人（a full agent）。那么问题在于，你如何构思目标去优化权重，优化构成大脑的各种权重，才能得到真正的智能行为?所以这是OpenAI里我一直在想的很多东西，我认为有很多不同的方式，人们在这个问题上也有很多思考，例如，在监督学习方向，我在网上发了这篇文章（http://karpathy.github.io/2015/11/14/ai/），这不是一篇文章，而是我写的一个小故事，这个小故事尝试构想出一个虚拟的世界，如果我们只通过扩大监督学习规模来逼近这个AGI，我们知道这是可行的。然后得到像这样的东西，比如亚马逊土耳其机器人（Amazon Mechanical Turk）（补充：这是一个Web服务应用程序接口），人们可以接触不同机器人，让它们完成各种任务，然后我们在这个基础上训练，把它看成是模仿人类的监督学习数据集，这样的东西会具体是什么样的。所以这里还有其他方向，比如基于算法信息理论的无监督学习，如AIXI，或者构成人工生命，看起来更像人工进化的东西，所以这就是我花时间思考很多的事情，我已经得到正确答案了，但我不愿意在这里说。

吴恩达：至少我们可以通过阅读你的博文来了解更多信息。

Andrej：是的，当然了。

吴恩达：你今天已经提出了很多建议，还有很多人想进入AI和深度学习领域，对于这些人来说，你有什么建议呢?

Andrej：是的，当然了，我想人们在讨论CS231n的时候，为什么他们认为这是一个非常有用的课程，我听到最多的是，人们很喜欢我会一直讲到最底层的技术细节（low-level details）。他们要调用的不是一个库，而是可以看到底层代码（they were not working with the library, they saw the real code）。看到一切是怎么实现的（they saw how everything was implemented），然后，他们自己去实现各大部分。所以你必须接触到最底层，知道一切程序背后的原理，不要随便抽象化，你必须充分了解全栈（the whole stack），了解整个流程。当我学习这些内容时，我发现这样学，学到的东西最多，就是你自己从零开始去实现，这是很重要的，就是这部分学习性价比最高。从理解领域知识方面来看，所以我自己写库，这个库叫ConvNetJS，它是用Javascript写的，可以实现卷积神经网络，那是我学习后向传播的方法。我一直建议别人不要一开始就用TensorFlow之类的东西，一旦你自己写出了最底层的代码之后，你可以用，因为你知道所有背后的原理，这样你就很放心，现在就可以使用这样的框架，可以帮你省去一点细节功夫，但你自己必须知道背后的所有原理，所以这是帮助我最多的东西。这是人们在上CS231n课程时最感兴趣的东西，所以我建议很多人这么做。

吴恩达：不是直接跑神经网络，让一切自然发生。

Andrej：是的，在某些层的序列中，我知道当我加入一些dropout层，可以让它表现更好，但这不是你想要的在这种情况下，你会无法有效调试，你不能有效地改进模型。

吴恩达：是的，这个答案让我想起我们的deeplearning.ai课程，一开始先用几周介绍Python编程，然后再..。

Andrej：是的，这样很好。

吴恩达：非常感谢你来到这里分享你的见解和建议，在深度学习世界中，你已经是很多人的偶像了。我真的很高兴，非常感谢你今天可以接受采访。

Andrej：是的，谢谢你邀请我。

总结：很多人想进入AI和深度学习领域，对于这些人来说，你有什么建议呢?  他们要调用的不是一个库，而是可以看到底层代码（they were not working with the library, they saw the real code）。看到一切是怎么实现的（they saw how everything was implemented），然后自己去实现各大部分，必须接触到最底层，知道一切程序背后的原理，不要随便抽象化，你必须充分了解全栈（the whole stack），了解整个流程。这样学到的东西最多。自己从零开始去实现，这是很重要的，就是这部分学习性价比最高。建议不要一开始就用TensorFlow之类的东西，一旦你自己写出了最底层的代码之后，你再去用，因为你知道所有背后的原理，这样你就很放心，现在就可以使用这样的框架。

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