深度学习简介¶
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- 特征不能学习/训练的
- 分类器通常是可训练的，如 SVM, HMM...
特征非常重要，很多特征都是为了特定的任务而手工设计，但手工设计一个特征提取需要相当大的努力。
- 为了特定的识别任务，找到更适合的特征，以可训练的方式提取特征
- 学习统计结构或者数据与数据之间的相互关系得到特征表达
- 学习得到的特征表达可以用来作为识别任务中的特征
核心思想:
- 从数据中学习数据的统计结构或相关性。
- 学习到的表征可以用作识别任务中的特征。
- 被称为:特征学习、深度学习、表示学习等。
- 自2006年以来，学习特征表示的深度学习越来越流行。
CNN 卷积神经网络
- CNN 是少有的可以监督训练的深度模型，而且容易理解、实现。
神经
人工神经网络，对突触的观测值连到汇总的地方，并进行加权求和，通过激活函数产生输出
\(w_0\) 用于矫正数据的偏置量 Bias
常用的激活函数
ReLU 会把输入的信号去掉一部分
多层神经网络
如何解深度神经网络(求出 \(w\))
反向传播 Back-propagation(BP)
- 随机初始化权重，计算 \(h_W(X)\)
- 计算误差 \(E=(h_W(X)-y)^2\)
- \(W_k=W_{k-1}-\epsilon \frac{\partial E}{\partial W}\) 特别地, \(w_{ij}^{(k)}=w_{ij}^{(k-1)}-\epsilon \frac{\partial E}{\partial w_{ij}^{(k-1)}}\) 梯度下降法
\(\epsilon\) 是个超参，称为学习率。如果设置过大可能会在收敛的两边剧烈震荡；如果过小容易陷入局部最优爬不出来，以及收敛更慢。
共享权重
设计一个卷积核用来提取特征，得到一个新的图像 feature map 特征图。
10 个卷积核得到 10 张特征图，形成一个三维的特征体。
卷积核可以复用
简单的细胞检测局部特征；复杂的细胞会池化，筛选提取特征（特征图的降采样）
池化 - 降采样¶
空间，选择重要的值，降低复杂度
是通过梯度下降的方法来优化，如何设置学习率？
学习率低，收敛慢，容易掉到坑里陷入局部最优；学习率高，可能使得收敛过程不稳定，来回震荡，一直不收敛
idea:
- 设置不同的学习率，看哪种情况最好
- 设计一个自适应学习率。此时学习率不再固定，可以通过外在条件算(梯度，学习要有多快，特征权重的大小...)
第三步的梯度，可以很容易的算出
如果我们随机选一个点，很容易被噪点影响。所以我们用一个 batch B
正则化：dropout 丢掉一半，防止过拟合
早停法，见好就收
