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Faster RCNN-深度学习目标检测框架


Faster RCNN是一种深度学习目标检测框架,以下是对其详细介绍:

发展历程

Faster RCNN由微软研究院的Shaoqing Ren、Kaiming He、Ross Girshick和Jian Sun共同开发。它是在R-CNN和Fast R-CNN基础上发展而来,R-CNN首次将CNN应用于目标检测,但训练过程繁琐且无法实现端到端;Fast R-CNN虽有所改进,但仍使用selective search算法生成目标候选框。Faster RCNN则使用RPN生成候选区域,摒弃了selective search算法,完全使用CNN解决目标检测任务。

算法原理

  • 特征提取:使用预训练...

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扩散模型


扩散模型是一类基于概率的生成模型,以下是关于它的详细介绍:

基本原理

  • 正向过程:也称为加噪过程,从真实数据开始,通过迭代地向数据中逐步添加高斯噪声,将数据的分布逐渐转化为一个更广泛的噪声分布,直到最后生成一个完全的随机噪声。这个过程通常是一个马尔科夫过程。
  • 逆向过程:是扩散模型的核心目标,旨在从完全的噪声中恢复出真实数据。在训练阶段,通过训练一个神经网络来模拟逆向过程,学习从噪声中逐步去噪的能力,以恢复到原始数据。

训练与优化

  • 损失函数:通常采用负对数似然函数作为损失函数,如去噪损失函数等,通过最小化该损失函数来优化模型,使得模型在逆向过程中能够生成逼真的样本。
  • 优化算法:使用随机...

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转置卷积


转置卷积(Transpose Convolution),也叫反卷积(Deconvolution)或分数步长卷积(Fractionally-strided Convolution),是一种在卷积神经网络中常用的上采样操作,以下是关于它的详细介绍:

基本原理

  • 概念理解:普通卷积是对输入图像进行下采样,通过卷积核在输入图像上滑动,计算卷积结果得到输出特征图,输出特征图的尺寸通常小于输入图像。而转置卷积则是相反的过程,它对输入特征图进行上采样,将其尺寸放大得到一个更大的输出特征图。
  • 计算方式:在转置卷积中,卷积核在输入特征图上的滑动方式与普通卷积类似,但在计算输出时,会在输入特征图的元素之间插...

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可学习模式


  1. Sinkhorn Sorting Network基础
  2. Sinkhorn Sorting Network是一种基于最优传输理论(Optimal Transport Theory)的神经网络架构。它主要用于处理排序相关的任务,其核心是Sinkhorn算法。Sinkhorn算法用于解决最优传输问题中的正则化版本,能够在两个概率分布之间找到一个传输计划,使得传输成本最小化,并且这个传输计划可以看作是一种软排序操作。
  3. 例如,在处理一组数据点的排序问题时,传统的排序算法是确定性的硬排序,如冒泡排序、快速排序等,它们会明确地将数据点按照大小顺序排列。而Sinkhorn Sorting Networ...

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全局注意力


  1. 定义
  2. Global attention(全局注意力)是一种注意力机制,在序列到序列(seq - to - seq)模型中应用广泛。它允许解码器在生成输出序列的每一个位置时,都能够关注到整个输入序列的所有位置的信息,从而能够充分利用输入序列的全局语义。

  3. 与局部注意力的对比

  4. 局部注意力(Local Attention)
    • 局部注意力机制限制了解码器能够关注的输入序列范围,通常是输入序列中的一个局部窗口。例如,在处理文本时,局部注意力可能只允许解码器关注输入句子中某个单词周围的几个单词。这种机制计算量相对较小,但可能会错过输入序列中其他位置的重要信息。
  5. 全局注意力优势

    • 全局注意...

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束搜索


  1. 定义
  2. Beam search(束搜索)是一种在序列生成任务(如自然语言生成、语音识别中的文本输出等)中广泛使用的搜索算法。它是一种启发式搜索策略,用于在生成序列的过程中,从众多可能的候选路径中找到较优的路径,而不是像贪心算法那样只选择当前看起来最优的单个选项。

  3. 工作原理

  4. 基本步骤
    • 假设我们正在进行文本生成任务。在开始时,模型会根据初始输入(例如,给定一个起始单词或者一个主题提示)生成多个(这个数量就是束宽,用k表示)最有可能的下一个单词的候选。例如,在一个基于语言模型的诗歌生成任务中,给定起始单词“明月”,模型可能会生成“高悬”“洒落”“照亮”等k个最有可能的下一个单词。
    • 对于...

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位置感知注意力


  1. 定义
  2. Location - aware attention(位置感知注意力)是一种注意力机制,它在计算注意力权重时,除了考虑输入序列元素本身的内容信息外,还考虑了元素在序列中的位置信息。这种机制能够更好地利用序列的位置结构,从而更精准地分配注意力。

  3. 位置信息的重要性及表示方法

  4. 重要性
    • 在许多序列相关的任务中,元素的位置信息至关重要。例如在自然语言处理中,一个句子中单词的顺序会影响句子的语义。“我打他”和“他打我”语义完全不同,仅靠单词本身内容来分配注意力可能会忽略这种顺序差异。在语音处理中,语音信号的时间位置也对理解语音内容非常关键。
  5. 表示方法

    • 可以通过多种方式来表示位...

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单调注意力


  1. 定义
  2. Monotonic attention(单调注意力)是注意力机制的一种变体。在一般的注意力机制中,注意力的分布可以灵活地在输入序列的各个位置间跳跃。而单调注意力强制注意力的分配在序列上呈现单调递增或单调递减的特性,也就是说注意力会按照输入序列的顺序依次分配,不会出现回溯或跳跃的情况。

  3. 应用场景

  4. 语音处理
    • 语音识别:在语音识别任务中,语音信号是一个随时间连续的序列。单调注意力可以确保在将语音信号转换为文字的过程中,对语音的关注是按照时间顺序进行的。例如,当识别一段包含多个单词的语音时,单调注意力会从语音的起始部分开始,按照时间推进依次关注每个可能对应单词的语音片段,不会出现...

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引导注意力


  1. 定义
  2. Guided attention(引导注意力)是一种在深度学习模型,特别是序列到序列(seq - to - seq)模型和注意力机制相关应用中的技术。它用于对注意力机制的分布进行约束或者引导,使得模型的注意力能够按照预期的模式或者规则进行聚焦,从而更有效地利用信息并提高模型性能。

  3. 在语音处理中的应用

  4. 语音合成
    • 在语音合成任务中,引导注意力机制可以确保模型在生成语音的过程中,按照正确的时间顺序关注文本信息。例如,当将文本“今天天气很好”转换为语音时,引导注意力可以让模型的注意力从“今天”开始,依次关注每个单词对应的语音特征生成部分,避免注意力在单词之间跳跃混乱,使生成的语音...

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