Наука о данных. Базовый курс

Есть ряд факторов, способствующих росту науки о данных. Как мы уже говорили, появление больших данных обусловлено относительной легкостью, с которой организации могут собирать информацию. Записи транзакций в точках продаж, клики на онлайн-платформах, публикации в социальных сетях, приложения на смартфонах и прочее — все это каналы, через которые компании теперь могут создавать ценные профили отдельных клиентов. Другим фактором является коммодификация хранилищ данных с экономией на масштабе, что делает хранение информации дешевле, чем когда-либо прежде. На это влияет и колоссальный рост мощности компьютеров. Графические карты и процессоры (GPU) были изначально разработаны для быстрой визуализации графики в компьютерных играх. Отличительная особенность графических процессоров — способность выполнять быстрое умножение матриц, а это полезно не только для рендеринга графики, но и для машинного обучения. В последние годы графические процессоры были адаптированы и оптимизированы для использования в машинном обучении, что способствовало заметному ускорению обработки данных и обучения моделей. Также стали доступны удобные инструменты для обработки данных, которые снизили барьеры для доступа к ним. В совокупности это означает, что сбор, хранение и обработка данных никогда еще не были такими простыми.

За последние 10 лет появились более мощные модели машинного обучения, известные как глубокое обучение, которые произвели революцию в компьютерной обработке данных языка и изображений. Термин «глубокое обучение» описывает семейство моделей многослойных нейронных сетей. Нейронные сети существуют с 1940-х гг., но лучше всего они проявили себя с большими сложными наборами данных и мощными вычислительными ресурсами для обучения. Таким образом, появление глубокого обучения в последние несколько лет связано с ростом больших данных и вычислительной мощности. Тем не менее не будет преувеличением сказать, что влияние глубокого обучения на целый ряд областей исключительно. История AlphaGo[9] от DeepMind является отличным примером того, как глубокое обучение произвело революцию в области исследований. Го — настольная игра, созданная в Китае 3000 лет назад. Играть в го проще, чем в шахматы: игроки по очереди размещают фигуры на доске с целью захвата фигур противника или окружения пустой территории. Однако простота правил и тот факт, что в гo используется доска с бо́льшим числом клеточек, означают и большее число возможных конфигураций, нежели в шахматах. Число возможных конфигураций в го больше, чем число атомов во Вселенной, и это делает го гораздо более сложной игрой для компьютера, чем шахматы, в силу огромного пространства для поиска и сложности в оценке всех возможных конфигураций. Команда DeepMind использовала модели глубокого обучения, чтобы AlphaGo смогла оценивать конфигурации на доске и выбирать следующий ход. В результате AlphaGo стала первой компьютерной программой, которая победила профессионального игрока, а в марте 2016 г. она одержала победу над 18-кратным чемпионом мира по го Ли Седолем в матче, который посмотрели более 200 млн человек во всем мире. Еще совсем недавно, в 2009 г., лучшая компьютерная программа для игры в го оценивалась как соответствующая любительскому уровню, а уже спустя семь лет AlphaGo обыграла чемпиона мира. В 2016 г. в самом престижном академическом журнале Nature была опубликована статья, описывающая алгоритмы глубокого обучения, заложенные в AlphaGo^{12}.

Глубокое обучение также оказало огромное влияние на ряд публичных потребительских технологий. В настоящее время Facebook использует глубокое обучение для распознавания лиц и анализа текста, чтобы подбирать людям рекламу на основе их онлайн-разговоров. Google и Baidu используют глубокое обучение для распознавания изображений, титрования и поиска, а также для машинного перевода. Виртуальные помощники Apple Siri, Amazon Alexa, Microsoft Cortana и Samsung Bixby используют распознавание речи на основе глубокого обучения. Huawei разрабатывает виртуального помощника для китайского рынка, в котором также будет использоваться система распознавания речи с глубоким обучением. В главе 4 мы более подробно расскажем об этом. Хотя глубокое обучение является важной технической разработкой, возможно, с точки зрения роста науки о данных наиболее интересным его аспектом будет демонстрация возможностей и преимуществ самой науки о данных и привлечение внимания организаций к результатам таких успешных историй.

Разоблачение мифов