“Not Hotdog” 背后的人工智能思考

在刚刚结束HBO的《硅谷》第四季，剧中人物杨建开发出了一款热狗识别应用“Not Hotdog”，里面用到了机器学习。其实如果他们像过去的科技剧那样，做一些截屏也未尝不可，或者搞一个勉强可用的应用糊弄一下也是可以理解的。但值得称道的是，“Not Hotdog”背后的研发工程师蒂姆·安格拉德（Tim Anglade）对人工智能是相当认真的。

安格拉德并没有使用谷歌CloudVision API这样的开发工具，而是迎难而上，用TensorFlow和Keras不断展开实验。因为Not Hotdog运行在本地移动设备，所以安格拉德遇到了所有移动端机器学习开发者都要遭遇的挑战。

在Medium上面的一篇博文中，安格拉德称他最初努力对Inception构架进行再训练，利用笔记本电脑安装的eGPU对数千张热狗照片进行迁移学习（transfer learning）操作。但即便如此，他的模型仍然太大，无法可靠运行于移动设备上。

所以，他试用了SqueezeNet，这是一个更加精简的网络，不需要占用太多内存。不幸的是，尽管SqueezeNet大小合适，但其表现因过度拟合和拟合不足而受到很大制约。

即便使用大量热狗和“不是热狗”的照片进行训练，这种模式也无法充分领悟到构成热狗一般要素的抽象概念，反而作出了错误的判断，例如将热狗上的辣酱与热狗划上等号。

幸运的是，谷歌刚刚发布了他们的MobileNets文章，提出了在移动设备上运行神经网络的新方法。谷歌提出的解决方案是采用介于经过渲染的Inception构架和脆弱的SqueezeNet之间的中间路线。更为重要的是，它允许安格拉德轻松对网络作出微调，实现平衡的准确性和计算的可用性。

安格拉德将来自GitHub的开源框架Keras作为起始点，然后作出一系列调整，对整个模型进行简化和优化，令其专用于单一目的。

接着，安格拉德用由15万张图片组成的数据集对最终模型进行训练。在这15万张图片中，有14.7万张不是热狗，只有3000张属于热狗的图片。安格拉德故意设计出这一比例，旨在反映世界上大部分物体不是热狗的事实。

大家可以点击下方阅读原文浏览他的整篇文章，安格拉德介绍了关于这款应用的几乎一切细节。比如在应用提交给苹果App Store商店审核以后，如何利用CodePush对神经网络进行实时注入升级。尽管安格拉德纯粹出于玩笑的目的开发了这款应用，但文章的最后他还是花了很大篇幅严肃地讨论了UX/UI重要性以及在机器学习过程中他所面对的问题。

翻译：皓岳