节点|深度图神经网络的发展趋势

很荣幸受邀参加这次大会,我是京东探索研究院图神经网络方向负责人詹忆冰。今天将由我跟大家分享,在现在人工智能产业我们发展认为迎来一种拐点的技术,也就是图神经网络,我们将介绍它的一些机遇以及我们现在的一些挑战。
人工智能的发展演进,在50年代时人工智能概念被提出,第一台神经网络机在1951年就被发明出来了。当人工智能概念被提出来之后,人们给予了非常大的期望,但在很长一段时间,大家发现人工智能可能并没有那么智能,大部分事情它完成得还是没有人好。但是转机是在1980年代,当时专家系统被提出,大家发现如果人工设定一些规则,机器按照这些规则做一些事,成功率会大大提升。当时这种专家系统在金融领域得到了非常好的应用,也是我们机器学习或者人工智能从理论走向应用的开端。2010年,数据得到了爆炸式的提升,算力,包括刚刚提到的鸿蒙系统,让算力及系统得到了大大提升,我们的深度学习逐渐兴起。在当时各种各样的技术性能初步超越了人类的标准,人工智能的应用到现在在千行百业得到了非常大的发展。

节点|深度图神经网络的发展趋势
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我们这给出了一些比较大的领域,包括在智能零售,在购物的时候,发现我们所需要购买的商品,算法会给我们事先推荐好。现在一个比较流行的话题是自动驾驶,无人车或者无人物流车在街上行走时,人工智能算法也为这些车提供了非常多的方便。现在也比较流行工厂的智能制造,京东最近一直在做从客户到工厂的定制,也是通过人工智能来收集一些用户的需求,反向传递给工厂,让工厂生产出来的产品更加受到用户的欢迎。我们现在一个非常火的,我们都希望我们人是非常健康的,人工智能的技术在智慧医疗领域也得到了极大的应用。我们现在也非常关心小孩或者成人的教育,也是利用人工智能的技术,一方面能提升教育所需要的知识,同时能实时反馈教育当中的一些问题,来进一步提升智慧教育的质量。我们也提到了智慧物流领域,京东在智慧物流领域也部署很多,京东的亚洲1号仓基本上可以实现无人化的设施。
节点|深度图神经网络的发展趋势】人工智能应用是非常广泛的,但是它的落地一直是产业界非常关注的问题。关键问题之一是我们现在实际应用场景中的数据类型多种多样的,我们接触的数据,所采集的大家的声音,也就是音频信息,以及通过手机给人/物拍的图片信息,包括写出来的这些文字,这些信息一定程度上我们认为是结构化的信息,视频拥有时序,音频拥有时序,图片本身具备固定规则的网格信息,文字也是具有顺序的。我们的人工智能技术,大家可能或多或少听说有卷积神经网络、循环神经网络,这些技术在处理这些结构化数据时已经处理得非常好了。但是我们需要注意到的是,在场景当中更多的数据是以非结构化的形式所表示的。比如说人体的蛋白质这种分子结构,里面涉及到分子、原子以及键价,需要注意到现在供应链的数据,每个地区的数据采集往往不是孤立的,而是汇总的全国甚至全球的数据。现在人手都是有手机的,大家交互起来非常轻松,这些交互信息构建成了社交网络。现在一个非常火的话题是知识图谱,将两个目标以及它之间的关联,可以构成一个三元组,各种各样的知识汇聚到一起,也可以以突破的形式进行呈现。还有更多的场景,他们的结构数据并不是一种结构化的数据,往往具有动态甚至多样性,这些非结构化的数据对我们传统的人工智能的算法提出了一些挑战,传统人工智能算法在这些场景上应用可能并没有我们期望的那么好。
因此,我们需要进入到能去建模这些非结构数据,能在这些非结构数据上进行模拟甚至计算、学习的网络,也就是图神经网络。总而言之,图神经网络就是为了这一部分非结构数据或者图结构数据所设计的。
我们首先需要将这些场景的数据抽样出来,我们需要找到一种合适的模型,去对它进行建模,这样给出来的模型就是图结构。在社交网络当中,我们每个人可以看成一些节点,人与人之间的关系则可以看成这些节点之间的交互或者边,最终这些节点和边就构成了非常典型的图谱表示,也就是图结构。这些结构是从人的角度来说的,我们需要用计算机来处理它,这时候我们需要把这些人能理解的数据抽象成计算机能理解的表示,节点之间的关联我们最简单的表示就是如果没有关联为0,如果有关联为1,作为图结构的输入,图神经网络就可以开始发挥它的作用。