分类目录归档:基础设施

强化学习概述-V0


强化学习(Reinforcement Learning, RL)是机器学习的一个分支,其核心思想是通过智能体(Agent)与环境(Environment)的交互,学习如何采取最优行动以最大化长期累积奖励。以下是其核心原理的概述:


一、核心要素

  1. 智能体(Agent):学习并做出决策的主体。
  2. 环境(Environment):智能体交互的对象,提供状态和反馈。
  3. 状态(State):环境在某一时刻的描述,记为 ( s )。
  4. 动作(Action):智能体在某一状态下采取的行为,记为 ( a )。
  5. 奖励(Reward):环境对智能体动作的即时反馈,记为 ( r )。
  6. 策略(Policy):智能体...

Read more

Inception Network(GoogLeNet)


Inception Network(GoogLeNet)详解

Inception Network 是由 Google 团队在 2014 年提出的经典深度神经网络架构,其核心创新在于 Inception 模块,通过多尺度并行卷积和高效参数设计,显著提升了图像分类任务的性能。以下是其关键内容:


1. 核心思想与结构

  • Inception 模块
    每个模块并行执行以下操作,并拼接输出通道:
  • 1×1 卷积(降维)
  • 3×3 卷积(提取局部特征)
  • 5×5 卷积(捕获更大区域)
  • 3×3 最大池化(保留空间信息)
    作用:多尺度特征融合,减少参数量的同时增强表达能力。

  • 1×1 卷...

Read more

残差网络-


以下是关于 残差网络(Residual Network,ResNet) 的全面解析:


1. ResNet的背景与核心思想

ResNet 由微软研究院的何恺明团队于2015年提出,是深度学习领域里程碑式的模型。其核心目标是解决深度神经网络(如VGG)的梯度消失和网络退化问题
- 梯度消失:随着网络加深,反向传播时梯度逐渐衰减,浅层参数难以更新。
- 网络退化:增加网络层数后,训练误差反而上升(并非过拟合导致)。

ResNet的解决方案
通过引入 残差块(Residual Block),允许网络直接学习输入与输出之间的残差(差值),而非直接拟合目标映射。
数学表达:
[ \text...

Read more

残差块


以下是关于 残差块(Residual Block) 的详细解析:


1. 残差块的核心思想

残差块(Residual Block) 是ResNet(Residual Neural Network)的核心组件,由何恺明团队于2015年提出,旨在解决深度神经网络中的梯度消失网络退化问题(即网络加深后性能反而下降)。其核心思想是:
通过引入跳跃连接(Shortcut Connection),让网络直接学习输入与输出之间的残差(差值),而非直接学习目标映射
数学表达:
[ \text{输出} = F(x) + x ]
其中,( F(x) ) 为残差函数,( x ) 为输入。


2. 残差块的...

Read more

VGG网络


以下是关于 VGG网络 的详细解析:


1. VGG的核心思想

VGG(Visual Geometry Group) 是由牛津大学视觉几何组于2014年提出的经典卷积神经网络模型,其核心贡献在于:
通过堆叠多层小尺寸卷积核(3×3),证明了网络深度对模型性能的关键作用
- 关键结论:更深的网络(16-19层)相比浅层网络(如AlexNet的8层)能显著提升分类精度。 - 设计原则:使用连续的3×3卷积替代大尺寸卷积核(如5×5、7×7),在保持相同感受野的同时减少参数量。


2. VGG的网络架构

VGG的常见变体包括 VGG-16VGG-19(数字代表含权重的层数):

VGG-...

Read more

平均池化层-V2


以下是关于 平均池化层(Average Pooling Layer) 的详细解析:


1. 平均池化的定义与作用

平均池化(Average Pooling) 是卷积神经网络(CNN)中另一种常见的降采样操作,其核心目的是: - 减少特征图尺寸:通过聚合局部区域信息,降低计算复杂度。 - 平滑特征响应:对局部区域取平均值,抑制噪声和非显著激活。 - 保留整体分布:适用于关注区域整体特征而非单个显著值的场景(如背景纹理分析)。


2. 平均池化的操作步骤

  1. 划分窗口:将输入特征图划分为固定大小的窗口(如2×2)。
  2. 计算窗口内平均值:对每个窗口内的数值取算术平均,作为输出特征图的对应值。
  3. 滑动...

Read more

平均池化层


以下是关于 平均池化层(Average Pooling Layer) 的详细解析:


1. 平均池化的定义与作用

平均池化(Average Pooling) 是卷积神经网络(CNN)中另一种常见的降采样操作,其核心目的是: - 减少特征图尺寸:通过聚合局部区域信息,降低计算复杂度。 - 平滑特征响应:对局部区域取平均值,抑制噪声和非显著激活。 - 保留整体分布:适用于关注区域整体特征而非单个显著值的场景(如背景纹理分析)。


2. 平均池化的操作步骤

  1. 划分窗口:将输入特征图划分为固定大小的窗口(如2×2)。
  2. 计算窗口内平均值:对每个窗口内的数值取算术平均,作为输出特征图的对应值。
  3. 滑动...

Read more

最大池化层


以下是关于 最大池化层(Max Pooling Layer) 的详细解析:


1. 最大池化的定义与作用

最大池化(Max Pooling) 是卷积神经网络(CNN)中常用的降采样(下采样)操作,其核心目的是: - 减少计算量:通过压缩特征图的尺寸,降低后续层的参数和计算复杂度。 - 增强平移不变性:对微小位置变化不敏感(例如,无论目标在图像中如何平移,关键特征仍能被捕获)。 - 防止过拟合:通过降低特征图分辨率,间接实现正则化效果。


2. 最大池化的操作步骤

  1. 划分窗口:将输入特征图划分为不重叠(或部分重叠)的窗口(如 2×2、3×3)。
  2. 取窗口内最大值:对每个窗口中的数值取最大...

Read more

卷积神经网络(ConvNet/CNN)


以下是对您提供的关于卷积神经网络(ConvNet/CNN)内容的中文翻译,保持原有结构和信息完整:


卷积神经网络(ConvNet/CNN)的核心概念

卷积神经网络是一种专为处理网格状数据(如图像、视频、音频)设计的深度学习架构。受生物视觉皮层启发,CNN通过分层特征学习,擅长捕捉空间和时间依赖性。以下是结构化概述:


ConvNet的核心组件

  1. 卷积层
  2. 使用可学习的滤波器(卷积核)从输入数据中提取特征(如边缘、纹理)。
  3. 关键概念

    • 步长(Stride):滤波器在输入上移动的步幅。
    • 填充(Padding):在输入边缘补零以保持空间维度。
    • 局部连接性:神经元仅连接输...

Read more

填充-机器学习/神经网络


机器学习/神经网络 中,填充(Padding) 是一种在输入数据(如图像、序列等)周围添加额外“虚拟值”的技术,主要用于控制卷积操作后输出数据的空间尺寸,并减少信息丢失。以下是详细解释:


1. 为什么需要填充?

  • 保持空间维度:卷积操作(如卷积神经网络中的卷积层)会缩小输入数据的尺寸。例如,输入图像尺寸为 (5 \times 5),使用 (3 \times 3) 的卷积核后,输出尺寸会变为 (3 \times 3)。填充可以通过在边缘添加额外像素,使输出尺寸与输入一致。
  • 保留边缘信息:不加填充时,图像边缘的像素在卷积中参与计算的次数较少,可能丢失重要特征。
  • 适应深层网络:在深层网络...

Read more