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全球各地產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量正在急劇膨脹。根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu)國際數(shù)據(jù)公司（IDC），數(shù)字宇宙，也就是世界范圍內(nèi)全部以數(shù)字方式存儲的數(shù)據(jù)，在2010年首次超過了一個澤字節(jié)（ZB，即10²¹字節(jié)）。IDC預(yù)計，到2020年這一數(shù)字將會增至35ZB。假如把這些數(shù)據(jù)全部存儲在DVD中，這些DVD堆在一起可以在地球和月球之間打個來回。在增速較快的數(shù)據(jù)中，主要可以分為被稱為元數(shù)據(jù)的大量數(shù)據(jù)集合體，即書籍和數(shù)據(jù)庫，以及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，比如結(jié)構(gòu)未定義的任意文本和圖畫。數(shù)字宇宙中大約三分之一的數(shù)據(jù)是高質(zhì)量信息，也就是需要遵循安全、合規(guī)和存儲規(guī)定的數(shù)據(jù)和內(nèi)容。IDC預(yù)測，到2020年，這種數(shù)據(jù)將占到全部數(shù)據(jù)的二分之一左右。

日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)越來越多，必須對其進行高效的處理。然而，如果沒有電腦幫忙分類、分析、壓縮數(shù)據(jù)，并準(zhǔn)備好給人類使用，這一切都是不可能實現(xiàn)的。學(xué)習(xí)系統(tǒng)在這方面非常有用，因為它們可以從例子中學(xué)習(xí)，識別數(shù)據(jù)的模式并使用這類信息去預(yù)測未來的發(fā)展趨勢。機器學(xué)習(xí)的應(yīng)用十分廣泛多樣——從市場分析和工業(yè)設(shè)備的預(yù)期維護到醫(yī)療系統(tǒng)的診斷方法等不一而足。在很多這類應(yīng)用中，重點是識別聲音、文本和圖像模式的技術(shù)。

例如，語音識別系統(tǒng)被用來駕駛車輛和電話自動開關(guān)機、樓宇和辦公技術(shù)管理、工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量保障以及醫(yī)療診斷等。Datamonitor公司的市場研究人員預(yù)測，這些領(lǐng)域的數(shù)據(jù)將高速增長。例如，他們預(yù)測手機的高級移動語音識別系統(tǒng)市場將從2009年的3,270萬美元銳增至2015年的1億美元，差不多增長三倍。根據(jù)這些專家的預(yù)測，同一時期，車載語音識別系統(tǒng)的銷售額將從6,430萬美元增至2.082億美元。

這類語音識別系統(tǒng)早已不是什么新鮮事。據(jù)市場調(diào)研公司Gartner集團2011年發(fā)布的一份研究報告，語音識別技術(shù)其實屬于1995年關(guān)于相關(guān)技術(shù)發(fā)展趨勢的“炒作周期”的一部分。但是這類系統(tǒng)的有效性還有待提高，主要在于電腦面對的最大挑戰(zhàn)之一是識別口語。主要原因是電腦還沒有足夠廣泛的日常生活的知識，只有擁有這種知識，它們才能夠真正理解人們所說的話。

學(xué)習(xí)系統(tǒng)還可以被用來分析圖像和錄像。這種系統(tǒng)對工業(yè)圖像處理特別有用。歐洲機器視覺協(xié)會（EMVA）因此預(yù)測，該市場在2011年的增長率將會達到20%，而2010年這一數(shù)字為11%。雖然產(chǎn)品檢驗和質(zhì)量保證仍然是工業(yè)圖像處理系統(tǒng)較常用的領(lǐng)域，但是，例如在機器人三維視覺系統(tǒng)中，也在引入新技術(shù)。這些技術(shù)包括汽車視頻系統(tǒng)和安全解決方案，等等。同時，模式識別在醫(yī)療工程中越來越重要。企業(yè)咨詢公司Frost & Sullivan指出，在過濾和處理關(guān)鍵信息方面，醫(yī)生越來越依賴學(xué)習(xí)型軟件。這些信息一般來自*的數(shù)字成像設(shè)備，如計算機斷層掃描、核磁共振斷層掃描儀及超聲系統(tǒng)。例如，這種軟件可被用于乳房X射線檢查，還可被用于肺癌、胰腺癌和腸癌診斷。