【深度学习】基本概念

 

人工智能、机器学习、深度学习的关系

人工智能(AI,Artificial Intelligence):人工智能的目标使计算机像人类一样思考学习。如果一台机器通过了“图灵测试”,那么这台机器就具有人工智能。图灵测试:人类与机器通过电传设备进行对话,如果人类无法根据这个对话过程判断对方是人类还是机器,那么就称通过图灵测试。

机器学习(Machine Learning):机器学习是一种统计学方法计算机利用已有的数据,得出某种模型,再利用此模型预测结果。机器学习是人工智能的分支。机器学习是实现人工智能的一种方法,是人工智能的子集。

深度学习(Deep Learning):是深层次的神经网络,是机器学习的一种实现方法,是机器学习的子集。

关于机器学习

机器学习的三要素:数据、算法、算力。缺一不可。

机器学习和传统计算机运算的不同

传统的计算机计算:传统的计算机计算是依照的“冯诺依曼原理”,指令和数据都被预先存储,按照指令先后顺序,逐条读取并运行。特点是输出是特定的。

传统的计算机计算

机器学习:先大量读取已有数据,得出模型。在输入新的数据,输出的是概率。

机器学习模型

机器学习最主要的应用:预测、分类。

机器学习类型

监督学习(Supervised Learning):将成对的已经标记好的输入输出经验数据作为一个输入进行学习,用来预测输出结果,是从有正确答案的例子中进行学习。按照任务类型可简单分为:分类问题回归问题

无监督学习(Unsupervised Learning):在数据中发现一些规律。分为:聚类问题降维问题

半监督学习:介于监督学习和非监督学习之间的学习,一种增强学习,问题可以通过决策来获得反馈,但是反馈与某一决策没有直接的关系。

增强式学习(Reinforcement Learning):增强式学习借助定义动作、状态、奖励的方式,不断训练机器循序渐进,学会执行某项任务的算法,常用用于动态系统及机器人控制等

深度学习的架构

多层感知机(Multi-Layer Perceptron):多层全连接层组成;

深度神经网络(Deep Neural Network,DNN):就是很深层的神经网络

卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN):多层卷积层+全连接层

递归神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)

真假阴阳

真阳性(True Positive):正确的识别出目标;预测为正,实际也为正;

假阳性(False Positive):错误的识别出目标;预测为正,实际为负;

真阴性(True Negative):正确识别非目标;预测为负,实际为负;

假阴性(False Negative):错误识别非目标;预测为负,实际为正;

注:预测和实际一致称为“真”,不一致称为“假”;预测结果为“正”,则为“阳”,预测结果为“负”,则为“阴”。

计算机中神经网络的发展

三起两落

迁移学习

深度学习下的迁移学习 旨在利用 源任务数据 辅助 目标任务数据下 的学习。迁移学习适用于 源任务数据 比 目标任务数据多,并且 源任务中 学习得到的 低层特征 可以帮助 目标任务 的学习的情形。

在计算机视觉领域,常用的源任务数据是ImageNet。对ImageNet预训练模型的利用通常有两种方式:(1)固定提取器。用ImageNet预训练模型提取目标任务数据的高层数据。(2)微调(Fine-tuning)。以ImageNet预训练模型 作为目标任务模型的初始化权值,之后在目标任务数据上进行微调。

多任务学习

多任务学习(muiti-task learning),与其针对每个任务训练一个小网络,深度学习下的多任务学习旨在训练一个大网络以同时完成全部任务。

端到端的学习

端到端的学习(end-to-end learning),深度学习下的 端到端学习 旨在通过一个深度学习网络直接学习 从 数据的原始形式 数据 的 标记的映射。端到端的学习并不应该作为我们的一个追求目标,是否采用端到端的学习的一个重要的因素是:有没有足够的数据对应端到端的过程,以及我们有没有一些领域知识能够用于整个系统的一些模块。

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