למידת מכונה (Machine Learning), או למידה חישובית, היא היכולת של מערכת מחשב ללמוד ולהשתפר על ידי התבוננות ופעילות עצמאית שלה עם מידע.

זוהי לא בדיוק טכנולוגיה או כלי ספציפי, אלא תחום מחקרי מדעי, המשלב מרכיבים מעולמות הסטטיסטיקה ומדעי המחשב. באמצעותם מאפשרת למידת המכונה זיהוי אוטומטי של דפוסים מרתקים בכמויות נתונים גדולות.

אבל איך מכונה לומדת?

ובכן, בואו נדמיין לרגע מצב דמיוני. דמיינו מיליוני תלמידים מטומטמים, שלומדים אצל מורה לא מוכשר במיוחד, אולי אפילו אידיוט. כל פעם המורה הזה מראה להם משהו שהוא רוצה שיידעו (מראה להם למשל שתי תמונות ואומר מה מופיע בכל אחת) ואז בוחן אותם. חוץ מלתת ציון לתשובות שלהם, הוא תמיד מעיף מהכיתה שלו את אלו שלא זיהו ומשכפל את אלה שכן. אז מראה המורה עוד משהו ובוחן ושוב מעיף... הוא עושה את זה מיליוני פעמים... כן, דמיינו שהוא חוזר על התהליך הזה עם מיליוני תלמידים, שוב ושוב... קוראים לזה, אגב, "אִיטֵרַצְיות", פעולות שחוזרות על עצמן שוב ושוב במהלך פתרון של בעיה.

כך, בהדרגה ובאופן שלא תמיד מובן לנו, המכונות, סליחה - התלמידים המטומטמים, הולכים ומשתפרים. הם לומדים!

אז לאור הסיפור הזה, איך עושה זאת המחשב?

בצורה דומה אבל טכנולוגית, ככל שמחשב לומד מצויד ביותר נתונים והתנסויות, הוא נעשה חכם יותר. המידע שהוא מעבד מסייע לו לשפר כל הזמן ולגמרי בעצמו, את המודל החישובי שלו.

אנשי הלמידה החישובית מפתחים אלגוריתמים ודרכים שמאפשרים למחשב ללמוד בעצמו ולשפר את יכולותיו.

אם נסכם לרגע, אנשי למידת המכונה יוצרים מכונה המלמדת את עצמה התנהגויות ותובנות, על סמך מפגשים עם מצבים שונים וסיטואציות שמהם ניתן ללמוד ולהסיק מסקנות. המכונה הזו מתנהגת כמו בן-אנוש, שלומד ללא הפסקה, מהתנסויות וטעויות, אבל בהיקפים מטורפים ועם המון דאטה.

על ביג דאטה שמעתם? התחום הזה של מכונה לומדת הוא בדיוק הסיבה שענקי האינטרנט אוספים עלינו מידע בכמויות ענק. בעזרתן הם משפרים את האלגוריתמים והמכונות הלומדות שלהם ויוצרים להן ידע המשתבח והולך.

בלמידת מכונה מצויד המחשב באינטליגנציה מלאכותית ולומד מתוך דוגמאות והתנסויות קודמות שלו ולא בזכות מתכנת אנושי שמזין את הידע למחשב. כלומר, בלמידה כזו מתרחשת הלמידה על ידי המחשב מתוך דוגמאות ומקרים שקרו לו.

האלגוריתם של המחשב ממש מחקה את הדרך שבה פועלת הרשת העצבית שבמוח האנושי. באופן מסוים, מחשבים חכמים כבר הגיעו מזמן לביצועים שמזכירים את הלמידה של תינוקות על ידי חיקוי הוריהם. באופן אחר, הם כל כך משתפרים שיש כבר רבים שמתחילים לחשוש מזה...

המדענים מזהים למידת מכונה, כאשר הביצועים של משימה במחשב הולכים ומשתפרים עם הניסיון. כלומר, בכל פעם שתוכנת המחשב מבצעת משימה, באופן יעיל מאשר ביצעה אותה בעבר. ככל שתוכנה משיגה תוצאות טובות יותר, מבלי שמתכנת אנושי השפיע על הקוד שלה, אז התרחשה למידה חישובית, או למידת מכונה.


איך מכונות לומדות? -הנה (מתורגם):

https://youtu.be/R9OHn5ZF4Uo


מאיפה מגיע המידע הנחוץ לאימון המכונה ומה חשוב באיסופו (מתורגם):

https://youtu.be/x2mRoFNm22g


המקור ההיסטורי של משין לרנינג ודרך פעולתה:

https://youtu.be/HBDp183HEic


עוד הסבר על למידת המכונה:

https://youtu.be/mJeNghZXtMo


אחד האתגרים בלמידת מכינה הוא ליצור למידה שאינה מוטית לכיוונים חברתיים ספציפיים:

https://youtu.be/59bMh59JQDo


הסבר קצר על הלמידה החישובית:

https://youtu.be/ty-kTUzMnjk


והסבר מפורט יותר:

https://youtu.be/EQhwNcQhP4g


מחשב לומד שמתבונן בשחקנים המשחקים במשחקי מחשב ולומד לשחק ברמה מקצועית שיכולה להביס את הטובים שבהם:

https://youtu.be/EfGD2qveGdQ


תוכנה לומדת שמשחקת ומשתפרת כל הזמן במשחק מחשב:

https://youtu.be/qv6UVOQ0F44


רוצים לאמן מכונה ואפילו בלי תכנות? - הנה פעילות נחמדה וחכמה:

https://youtu.be/i9tjzr1KME0

יתכן ששאלתם את עצמכם פעם איך זה שהמחשבים המשוכללים והמהירים כל כך יכולים לבצע כיום משימות שלא ייאמנו, אבל לא מסוגלים לבצע דברים שאפילו תינוקות עושים בקלות.

מזיהוי אנשים ועד להבנת השפה המדוברת, דרך למידה מטעויות או הבנת ההקשר בשיחה, להסיק מסקנות ועוד, יש לא מעט דברים שבני אדם מקבלים כמובנים מאליהם ואף כפשוטים, בעוד המחשבים מתקשה בהם מאד.

בדיוק לשם כך נוצר תחום חשוב במדעי המחשב. מחשוב קוגניטיבי (cognitive computing) הוא תחום בתוכנה המדמה את החשיבה האנושית.

מדובר בתוכנות שאמורות להיות מסוגלות לבנות ולנתח ידע, לבצע תהליך ארוך ומשמעותי של למידה עצמית, להבין את המידע לעומקו, לנתח טקסטים בצורה תבונית ולתקשר עם בני אדם בדרך שמבינה מצבי רוח, הקשרים חברתיים ואישיים ועוד, בקיצור כל דבר מהמרכיבים הקטנים של השפה האנושית ועד לסתם ללמוד מהניסיון.

במחשוב הקוגניטיבי מנסים לשלב בין יכולות שונות, שחלקן בפיתוח כבר שנים רבות. למידת מכונה, כריית מידע, זיהוי עצמים ייחודיים בתמונות, עיבוד שפה טבעית או איתור של דפוסים ותבניות במידע גולמי - כל אלה ואחרות אמורות לאפשר יצירה של מחשב שיכול לחקות את הדרך בה המוח האנושי עובד ולהפיק תוצאות ברמה גבוהה במיוחד, לקבל החלטות חכמות ועוד.

אם זה מזכיר לכם תחומים כמו אינטליגנציה מלאכותית או למידת מכונה, זה לא מקרה. מדובר בתחומי מחקר קרובים ומשיקים בהרבה מובנים.

מטרת החוקרים והמהנדסים העוסקים בתחום המחשוב הקוגניטיבי להביא לכך שבעתיד יוכלו מחשבים לבצע משימות פשוטות עבור בני-אדם, כמו חשיבת מומחה והבנת השפה האנושית.

כמובן שבצד פעולות "אנושיות" אלה ישלבו המחשבים גם את יכולותיהם המסורתיות כמו עיבוד נתונים בכמויות עצומות, מה שמוכר מתחום הביג דאטה, על מנת להפוך ליועצים נבונים לאנשי מקצוע בתחומים שונים, מרפואה ועד מדע והייטק.

יישומים נוספים שמצפים לפתח בעזרת מחשבים קוגניטיביים הם מערכות תקשורת בשפה טבעית, "נהגים ממוחשבים" ברכבים אוטונומיים (מכונית ללא נהג), עיבוד סמנטי, מנועי חיפוש שלומדים ועוד.


הנה המחשוב הקוגניטיבי המודרני בחצי דקה:

https://youtu.be/1tsFTBqXDdI


מצגת וידאו שמראה מה מאפשרות מערכות מחשוב קוגניטיביות:

https://youtu.be/1mPO-rXcmaw


מומחים מחברת יבמ מסבירים על העתיד של המחשוב הקוגניטיבי:

https://youtu.be/xRamODPdU1U


עולם זיהוי העצמים הממוחשב (מתורגם):

https://youtu.be/Cgxsv1riJhI?long=yes


והאם אנו מתקרבים למחשבים עם תודעה:

https://youtu.be/JTOMNkZJRao?long=yes

זו לא תיאוריה ולא חזון לעתיד הרחוק. כשהכל יהיה מחובר - הכל יהיה פגיע. כבר כיום פיתחו מדעני מחשב מתכנתים וירטואליים, מעין קודי תוכנה שכותבים קודים חדשים ומפתחים תכניות מחשב משלהם. לכאורה ניתן יהיה בעתיד לכתוב קודים שיכתבו קודים, שיוכלו גם הם לכתוב קוד חדש וכך הלאה.

אבל המחשבים החכמים של העתיד, אותם מחשבים לומדים ורוויי הבינה המלאכותית, הם רק ההתחלה. המחשבים הללו עלולים להיות גם הבעיה של העתיד, שכן הם יוכלו בעתיד לתכנת את עצמם ולשכלל את עצמם כל העת. לכאורה זה יקרה כדי שיהפכו משוכללים יותר ויותר וישרתו את המין האנושי היטב.

אבל מה יקרה אם מחשבים עתידיים ובעלי יכולות מדהימות יבינו בצורה שגויה את כוונות המפעילים שלהם? מה יקרה כשהם יפתחו פושעים וירטואליים (Virtual Criminals)? האם יואשמו למשל, הם או המפעילים שלהם, בפשע וירטואלי שהמחשב עלול לבצע?

ועוד יותר מסוכן - מה יקרה אם מחשב שתכנתו אותו ללמוד ולפתח תוכנה, יכתוב קוד, שיכתוב קוד, שיכתוב עוד קוד והקוד הזה יבצע פשע וירטואלי שיגרום נזק כבד? מי יישפט - האם יהיה זה המתכנת שכתב את התכנה המקורית, זו שאחרי השתלשלות הפיתוח שלה נכתבה לבסוף התכנה הפושעת? ומה בכלל אשמתו בפשע?

ואולי המחשב הוא שייענש? ואיך מוציאים להורג מחשב שהרג בני אדם? בכיסא חשמלי? אולי בניתוק מהחשמל? ואולי פשוט ימחקו את הקוד הפושע לתמיד ובכך ימחו את זכרו מעל פני האדמה? - אבל מה יהיה אם הקוד הפושע שכפל את עצמו מראש וכך ממתינים פושעים זהים כדי לשוב ולפשוע וחמור מזה - לפתח פושעים משוכללים יותר, מתוחכמים ובעלי יכולת משופרת להסתיר את הפשעים שלהם!?

מדובר בשאלות קשות ומורכבות, שמהוות כיום את עיקר הטענות של מי שחוששים מהיכולות הרבות שמקנים מדעני המחשוב לכלי מחשב תבוניים ומהבינה המלאכותית שהולכת ונעשית משוכללת לנגד עינינו.


הנה עולם הפשע המקוון בעתיד לעומת זה של ימינו:

https://youtu.be/N2NtDLSAXX8


סכנות הפושע הממוחשב של העתיד:

http://youtu.be/lvkf-TBWGG0


החיים בצל פשעי העתיד:

http://youtu.be/1B6zOXQOasY


והרצאת טד על פשעי העתיד ותפקידה המריע של הטכנולוגיה בהם (מתורגם):

https://youtu.be/-E97Kgi0sR4?long=yes