深度学习(Deep Learning)(科普版)

在机器学习(ML)研究范围之内,不论从研究理论还是实践层面来说,机器的深度学习都成为如今的热点,一系列的新名词雨后春笋般的出现,如人工神经网络,卷积神经网络,循环神经网络,梯度策略算法,神经元等,这些词语对于咱们人群中的大多数来说,还是生涩难懂的。接下来,就让我试着为大家做一个通俗易懂的解剖,若是有所不合适,请大家及时指出。


深度学习有多深

机器的深度学习也是在模仿人类的学习,最大的不同在于:人的学习是由神经系统调节的,在这里借鉴人的学习,机器的深度学习也是有着类似的叫法。据巴西神经学家苏扎娜·赫尔库拉诺·霍泽尔说,人脑中约有860亿个神经元。可以想象:每一个神经元会有很多的神经纤维,神经纤维之间互相连接,形成了密集的神经网络。然而,大脑在工作的时候是进行着分工合作,神经网络中的每一个神经元及神经纤维不一定都是我们用得着的。也就是说,我们在加工处理信息的时候,是有舍弃、有选择地进行着改变。机器的深度学习也是这样的,但是还是需要提前明确:机器的学习过程并没有人脑那么智能,目前,机器的反应或者反馈速度还不能和人的需求保持高度一致。


类比深度学习

有了以上的背景信息,我们就来类讨论一下机器的深度学习,基本的步骤有三:

第一步:假定一个计算过程,也就是咱们每个神经元和神经纤维(末梢)的运行机制;

第二步:给予大量的数据开始测试这个计算过程,也就是人脑中每一个神经元及神经纤维(神经末梢)上存在的所有的内容,按照上边的运行机制处理信息,并逐渐开始剔除不符合这个计算过程的神经元,并将符合的进行有机地连接,形成较为合理的连接网络,在机器中,就是那个计算过程。

第三步:当多次测试之后,逐步剔除无用的之后,在已有的计算过程的基础之上进行完善,形成更为合理的计算过程,也就是完成了拟合,将这个计算过程达到了最佳的状态,这时候不再是测试完善,还必须将机器投入到实际生活或者学习中开始训练,让它更好的智能化。


深度学习生活化

案例1

大家都听说过猫脸识别吧,实际上这个机器已经完成了找到最佳计算过程的步骤,猫脸识别的过程就是在做训练。在训练的过程中,他继续执行整个计算的过程。假设将每一个猫脸划分成100个小方格,划分的方式是10*10;针对每一个部分开始使用特定的计算过程,然后对每一个格子赋值,是猫的特征就是1,不是猫的特征就是0,然而我们要知道在判断是0还是1的过程是需要多次比对,也就是机器是需要经历一定的过程来完成,这个过程就是深度,比如:为了确定小方格内的嘴就是猫的嘴,一开始机器可能只能确定50%的可能是;再做一次确定,可能是75%;再做一次,可能就是85%,90%······直到为98%,机器觉得确实是猫嘴,才能设为1;相反,一开始如果是50%,接着就是40%,33%,28%······直到2%,机器就会觉得这不是猫嘴,设为0,与此同时,也就将设为0的脸删除。这就是识别的过程。每一次百分数的确定就是机器学习过程中经历的次数,也被称为深度。

案例2

再举个例子,在合作学习中,如果你期望伙伴可以完成一项工作,但是令人失望的是,最后他却什么也没有做,然而选择和伙伴分开,或者将合作的伙伴再做调整,这时候你会发现做得更好的话,那么,测试就是分开或者调整,而训练则是正式投入合作学习的每一个过程。

案例3

Alphago的学习——在19*19的棋盘,落子为黑则为1;落子为白则为-1;没有则为0;每一次Alphago在1,-1与0之间建立相关的计算过程。训练中是这样子的,选取特征平面,是以5*5的格子开始的,共有48个特征平面,那么每一次落子都应该是在学习19*19*48,他可以检索到所有的下棋方式,同时开始赋值,形成各样的序列,也就是关于0和1的赋值,在测试和训练中,他都对赢的步骤赋值1,输的步骤赋值0,越多的比赛和训练,越能让他就成为赢棋的占有者,应对自如就成了小case。

案例4

再举个例子态度或者看法的例子,程度分为很愿意,较为愿意,没看法,不愿意,很不愿意五种,深度学习是如何开展反馈的呢。请语音输入“我觉得应该是很愿意”,然后机器开始切割语音,这些小单元站成一排,然后机器接受训练,将“我觉得应该是” 整个丢弃,留下“很愿意”三个字,然后输出“很”“愿”“意”三个字,接着将“很愿意” 排队即可。学习过程也是的,核心的概念和定义最为重要,进而弄清概念中含有怎样的变量同样重要。解剖学习内容,解剖机器的深度学习很有必要奥!


——若存在问题,请阅读君尽快反馈! 感谢桐桐师弟、小龙师父、华东博士的积极参与与指导。 

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