Nghiên cứu việc học tập của máy là làm sao để máy tính bắt chước hoặc thực hiện được hoạt động học tập của con người.

Học tập là một hành vi trí năng quan trọng của con người. Trong xã hội loài người, dù là học vấn của một người có cao đến đâu, khả năng lớn đến đâu, nếu không học tập thì trình độ của anh ta chỉ dừng lại ở một mức độ nhất định, không thể có được sự sáng tạo mới. Thế nhưng nếu anh ta có một khả năng học tập mạnh mẽ thì dù năng lực hiện tại không cao, song về sau anh ta có thể sẽ có nhiều tài năng mới. Nếu máy có được khả năng học tập nào đó thì tình hình cũng giống như người.

Năm 1955, Semiơ (người Mĩ) đã thiết kế một chương trình đánh cờ, chương trình này đã đánh thắng chính ngay người lập trình ra nó. Qua ba năm sau, chương trình này đã đánh bại một quán quân cờ vua nước Mĩ giữ danh hiệu này liền tám năm không hề biết thua là gì. Chương trình này đã chứng tỏ cho mọi người biết khả năng học tập của máy.

Vậy thì máy đã học như thế nào? Sau đây là chương trình học tập đơn giản. Ở đây, ô hình chữ nhật biểu thị bộ phận chương trình học tập truyền thống.

Khoanh elip biểu thị thông tin lưu trữ hoặc tiếp nhận truyền thống. Mũi tên chỉ hướng chủ yếu của dữ liệu trong vận hành hệ thống. Môi trường đã cấp những thông tin nào đó cho bộ phận học tập và hệ thống. Môi trường ở đây là chỉ đối tượng công tác của hệ thống, như tình trạng bệnh hiện tại của bệnh nhân trong hệ thống điều trị, dữ liệu và tiền sử đã kiểm nghiệm. Bộ phận học tập thu nhận được tri thức và mở rộng, sửa chữa, đổi mới kho tri thức. Bộ phận chấp hành hoàn thành nhiệm vụ căn cứ vào kho tri thức. Đồng thời phản hồi cho bộ phận học tập những tin có được.

Phương pháp học tập của máy tính có các loại như học tập kiểu cơ giới, học tập quan trắc (hoặc học tập kiểu phát hiện), học tập chỉ đạo, học tập kiểu ví dụ dẫn chứng, học tập theo kiểu loại suy.

– Học tập kiểu bằng máy tính cũng gọi là kiểu học kiểu ghi nhớ cứng nhắc, máy móc. Nghĩa là ghi nhớ kiến thức nào đó để khi cần thì dùng đến. Ví dụ máy tính học bài cửu chương ghi nhớ từng thế cờ để nâng cao trình độ.

– Học tập kiểu quan trắc, còn gọi là học tập kiểu phát hiện. Các nhà khoa học vẫn thường quan sát đo đạc sự vật khách quan để có được hàng loạt dữ liệu đưa vào máy tính. Sau đó tiến hành phân tích tổng hợp, suy luận quy nạp. Cuối cùng là khái quát thành định luật, định lí khoa học. Các hệ thống học tập kiểu quan trắc gồm có hệ thống AM có thể phát hiện các khái niệm cơ bản như toán học sơ cấp, lí thuyết tập hợp, số luận.

– Học tập kiểu ví dụ dẫn chứng là loại phương pháp học tập quy nạp, như dạy cho một chương trình làm sao để học được khái niệm về “chó”. Trước hết là cung cấp cho chương trình các động vật bao gồm có chó và cả các vật thể khác, thuyết minh đặc điểm của các loại động vật và vật thể, thuyết minh chúng có phải là chó không. Đó là những ví dụ và phản ví dụ về chó. Chương trình sẽ từ đó mà suy ra quy tắc là dựa vào đặc trưng của vật thể mà nhận biết con chó.

Tốc độ học tập của máy rất nhanh, không bị trói buộc bởi tuổi thọ. Kết quả học tập truyền bá cũng nhanh. Có thể hình dung mỗi một bước tiến của con người bằng máy học, do sự tích lũy và tác dụng truyền bá của việc máy học mà đều có thể làm cho khả năng của máy tăng lên rõ rệt, thậm chí còn có tác động đến xã hội loài người. Máy tuy do con người chế tạo ra, nhưng khi nó có được chức năng học tập thì học sẽ rất nhanh. Khả năng của nó chỉ sau mấy ngày thì chúng ta khó lòng ngờ tới, huống chi là sau vài năm, vài chục năm.