分类目录归档:人工智能

自注意力


自注意力(Self-Attention)是一种在深度学习中用于处理序列数据的机制,尤其在自然语言处理(NLP)领域的Transformer架构中得到了广泛应用。以下是关于自注意力的详细介绍:

基本原理

  • 输入表示:将输入序列中的每个元素表示为一个向量,这些向量组成一个矩阵作为自注意力机制的输入。例如,对于一个句子,每个单词可以被表示为一个词向量。
  • 计算注意力分数:对于序列中的每个元素,通过计算它与其他所有元素之间的相似度来确定其对其他元素的关注程度,得到注意力分数。这个相似度通常通过点积或其他函数来计算,然后经过一个 softmax 函数进行归一化,确保所有注意力分数之和为1。
  • 加权求和...

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正余弦编码


正余弦编码(Sinusoidal Positional Encoding)是一种在深度学习中用于向模型提供位置信息的技术,以下是更详细的介绍:

背景

  • 在处理序列数据如自然语言文本、时间序列等时,模型需要理解数据中元素的位置顺序关系。传统的神经网络如循环神经网络(RNN)可以通过其循环结构隐式地学习位置信息,但对于一些基于注意力机制的模型如Transformer,由于其并行计算的特性,需要显式地将位置信息编码后输入模型,正余弦编码就是为满足这一需求而提出的。

原理

  • 生成位置编码向量:对于一个长度为(L)的序列,正余弦编码为序列中的每个位置(pos)((0 \leq pos \leq ...

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前馈网络-


前馈网络(Feedforward Network)是一种最基本的人工神经网络类型,以下是关于它的详细介绍:

基本结构

  • 神经元与节点:前馈网络由多个神经元组成,这些神经元按照不同的层次排列,形成输入层、隐藏层和输出层。相邻层的神经元之间通过有向权重连接,而同一层的神经元之间没有连接。
  • 信息传递方向:信息从输入层开始,依次通过隐藏层,最后传递到输出层,在这个过程中,信息只能单向流动,不存在反向的反馈连接,这也是它被称为前馈网络的原因。

工作原理

  • 输入层接收数据:将外部数据输入到网络中,这些数据可以是图像、文本、音频等各种形式的信息,输入层的每个神经元对应输入数据的一个特征或维度。
  • 隐藏...

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拼接-


在深度学习中,concat通常指的是concatenate(拼接)操作,它是一种将多个张量(Tensor)在指定维度上进行连接的操作,在许多深度学习框架中都有相应的实现,如PyTorch中的torch.cat()函数和TensorFlow中的tf.concat()函数。以下是对concat的详细介绍:

基本原理

  • 维度扩展concat操作沿着指定的维度将多个张量连接在一起,形成一个新的张量。这个新张量在除了连接维度之外的其他维度上的形状与输入张量相同,而在连接维度上的大小是所有输入张量在该维度上大小的总和。

操作示例

  • 以PyTorch为例
import torch

# 定义两个...

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层归一化


层归一化(Layer Normalization,简称LN)是一种深度学习中的归一化技术,常用于神经网络中,以下是对其详细介绍:

基本概念

  • 归一化的必要性:在神经网络训练过程中,随着网络层数的增加,各层的输入分布会发生变化,这可能导致模型训练困难,出现梯度消失或梯度爆炸等问题。归一化技术通过对神经网络每层的输入进行归一化处理,使输入数据的分布更加稳定,从而加速模型训练并提高模型的泛化能力。
  • 层归一化原理:与批归一化(Batch Normalization)不同,层归一化是对神经网络中每一层的所有神经元的输入进行归一化,而不是对一个批次的数据进行归一化。它计算每一层输入的均值和方差,然后...

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多头注意力


多头注意力(Multi-Head Attention)是一种在深度学习领域,特别是自然语言处理(NLP)中广泛应用的注意力机制技术,以下是对其详细介绍:

基本原理

  • 注意力机制基础:注意力机制本质上是一种对输入序列中不同位置的信息进行加权求和的方法,旨在让模型能够聚焦于输入序列中与当前任务最相关的部分。在自然语言处理中,它可以帮助模型理解文本中不同单词或短语的重要性。
  • 多头并行计算:多头注意力通过并行地执行多个不同的注意力头(Attention Head)来扩展注意力机制的能力。每个注意力头都有自己的一组可学习参数,能够从不同的表示子空间中学习到输入序列的不同特征,然后将这些特征组合起来...

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噪声梯度


Noisy Gradient(噪声梯度)

一、定义

在机器学习和优化算法中,梯度是一个非常重要的概念。梯度表示函数在某一点处变化率最大的方向。而“noisy gradient”指的是带有噪声的梯度。噪声是指在计算梯度的过程中,由于各种因素(如数据的不准确性、模型的随机性或者外部干扰等)导致梯度估计值偏离真实梯度值的现象。

二、产生原因

(一)数据相关因素

  1. 数据噪声
  2. 数据本身可能包含噪声。例如,在传感器收集的数据中,由于传感器的精度限制或者环境干扰,收集到的数据可能不准确。在训练一个基于传感器数据的预测模型(如预测天气变化的模型)时,这些带有噪声的数据会导致梯度计算出现偏差。以一个简单的...

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知识蒸馏


知识蒸馏

一、定义

知识蒸馏是一种模型压缩和知识迁移的技术。它的主要目的是将一个复杂的、高性能的大型模型(称为教师模型)所学到的知识,提炼并传递给一个相对简单的小型模型(称为学生模型),使得学生模型能够在保持一定性能的同时,减少模型的复杂度,提高推理速度和效率。

二、知识蒸馏的原理

(一)软标签与硬标签

  1. 硬标签(Hard Labels)
  2. 在传统的机器学习模型训练中,标签通常是确定性的、“硬”的类别标签。例如,在图像分类任务中,如果一张图像是猫,那么它的标签就是“猫”,这是一个单一的、明确的类别。模型训练的目标是使预测结果尽可能地匹配这个硬标签。
  3. 软标签(Soft Labels)
  4. 知识蒸...

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复杂系统


复杂系统

一、定义

复杂系统是由大量相互作用的组件(元素)组成的系统,这些组件之间的相互作用是非线性的,并且系统整体呈现出的行为和特性不能简单地从单个组件的性质及其简单相加来推断。复杂系统通常具有多个层次的组织和结构,并且在不同的时间和空间尺度上展现出动态变化的特点。

二、复杂系统的特征

(一)大量组件与相互作用

  1. 组件多样性
  2. 复杂系统包含众多不同类型的组件。例如,在生态系统中,包含各种各样的生物(植物、动物、微生物)和非生物因素(土壤、水、空气等)。这些组件具有不同的属性和功能,它们之间相互关联、相互影响。
  3. 非线性相互作用
  4. 组件之间的相互作用不是简单的线性关系。以经济系统为例,一种商品...

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智能决策


智能决策

一、定义

智能决策是一种利用人工智能技术、数据挖掘、机器学习等先进方法,结合领域知识和大量数据,以自动化或半自动化的方式为复杂问题提供高质量决策支持的过程。它的目的是通过对各种信息的有效整合和分析,模拟人类的决策思维,或者超越人类决策的局限性,从而快速、准确地做出最优或满意的决策。

二、智能决策的主要组成部分

(一)数据收集与预处理

  1. 数据来源的多样性
  2. 智能决策系统需要收集来自多个渠道的数据,包括结构化数据(如数据库中的表格数据、传感器收集的数值数据等)和非结构化数据(如文本文件、图像、音频等)。例如,在企业的智能营销决策系统中,数据来源可能包括客户关系管理系统(CRM)中的客...

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