分类目录归档:人工智能

局部最优


在神经网络中,局部最优(Local Optima) 是一个重要的概念,尤其是在训练过程中优化损失函数时。以下是关于局部最优的详细解释:


1. 什么是局部最优?

局部最优是指损失函数在某个局部区域内达到的最小值,但这个值并不是全局范围内的最小值。换句话说,神经网络在训练过程中可能“卡”在一个局部最优解,而无法找到更好的全局最优解。

  • 局部最优解:在某个邻域内,损失函数的值是最小的,但在更大的范围内可能存在更优的解。
  • 全局最优解:在整个参数空间中,损失函数的值是最小的。

2. 为什么神经网络中会出现局部最优?

神经网络的损失函数通常是非凸的(non-convex),这意味着损失函数的形...

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LSTM-概述


LSTM(Long Neural Network,LSTM)是一种特殊的循环神经网络(RNN),专门设计用来解决标准RNN在处理长序列数据时遇到的梯度消失和梯度爆炸问题。LSTM通过引入记忆单元和门控机制,能够有效地捕捉和利用序列数据中的长期依赖关系。

LSTM的核心结构

LSTM的核心结构包括以下几个关键组件:

  1. 记忆单元(Cell State)
  2. 记忆单元是LSTM的核心,它贯穿整个时间步,负责保存和传递信息。记忆单元的状态在每个时间步都会被更新,但更新方式受到输入门、遗忘门和输出门的控制。

  3. 遗忘门(Forget Gate)

  4. 遗忘门决定哪些信息应该从记忆单元中丢弃。它通过...

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Transformer 架构-视频文字


Transformer 架构是一种基于自注意力机制(Self-Attention)的深度学习模型,广泛应用于自然语言处理(NLP)任务,如机器翻译、文本生成、文本分类等。它由 Vaswani 等人在 2017 年的论文《Attention is All You Need》中提出,彻底改变了传统的序列建模方法(如 RNN 和 LSTM)。

以下是 Transformer 架构的核心组成部分和工作原理:


1. 核心思想

Transformer 的核心思想是完全依赖注意力机制来处理序列数据,摒弃了传统的循环神经网络(RNN)结构。它通过并行计算和全局依赖建模,显著提高了训练效率和模型性能。

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梯度下降-视频文字


好的!以下是简化版的梯度下降说明,避免公式和代码:


梯度下降是什么?

梯度下降是一种优化算法,用来找到使目标函数(比如损失函数)最小的参数值。它的核心思想是通过不断调整参数,沿着函数值下降最快的方向逐步逼近最小值。


梯度下降的工作原理

  1. 起点:从一个随机的参数值开始。
  2. 计算方向:计算目标函数在当前参数值处的梯度(即函数值变化最快的方向)。
  3. 更新参数:沿着梯度的反方向(即下降方向)调整参数值。
  4. 重复:不断重复上述过程,直到函数值接近最小值或达到预设的迭代次数。

梯度下降的变种

  1. 批量梯度下降
  2. 每次更新参数时使用全部数据计算梯度。
  3. 优点:稳定。
  4. 缺点:计算慢,尤其是数据量很大时。...

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梯度检查


梯度检查(Gradient Checking,简称 Grad Check)是一种用于验证机器学习模型(尤其是神经网络)中梯度计算正确性的技术。梯度在模型训练中至关重要,因为优化算法(如梯度下降)依赖梯度来更新模型参数。如果梯度计算有误,模型可能无法正常训练或收敛。

为什么要进行梯度检查?

在实现复杂的模型时,手动推导和实现梯度很容易出错。梯度检查通过将解析梯度与数值梯度进行比较,帮助确保梯度计算的准确性。


梯度检查的原理

  1. 数值梯度近似: 使用有限差分法计算数值梯度。对于参数 ( \theta ) 和一个很小的值 ( \epsilon ),数值梯度的计算公式为: [ ...

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感知器-单个神经元


单个神经元(在人工神经网络中也称为感知器)是神经网络中最基本的构建单元。它受到生物神经元的启发,用于处理和传递信息。以下是其组成和工作原理的详细说明:


单个神经元的组成

  1. 输入(x₁, x₂, ..., xₙ):
  2. 这些是神经元接收的输入特征或信号。
  3. 每个输入都关联一个权重(w₁, w₂, ..., wₙ),表示该输入的重要性。

  4. 权重(w₁, w₂, ..., wₙ):

  5. 权重是决定每个输入对神经元输出影响的参数。
  6. 在训练过程中,权重会被调整以最小化误差。

  7. 偏置(b):

  8. 偏置是一个额外的参数,允许神经元独立于输入调整其输出。
  9. 它帮助模型更好地拟合数据。

  10. 激活函数(f)...

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消失梯度-爆炸梯度


消失梯度(Vanishing Gradients)和爆炸梯度(Exploding Gradients) 是深度学习中训练神经网络时常见的两种问题,尤其是在深层网络中。以下是详细的解释、原因和解决方法:


1. 什么是消失梯度和爆炸梯度?

  • 消失梯度(Vanishing Gradients):
  • 在反向传播过程中,梯度值逐渐变得非常小,接近于零。
  • 导致网络参数几乎无法更新,模型训练停滞。

  • 爆炸梯度(Exploding Gradients):

  • 在反向传播过程中,梯度值逐渐变得非常大,甚至溢出。
  • 导致参数更新幅度过大,模型无法收敛。

2. 原因分析

消失梯度的原因

  • 激活函数的选择:...

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输入归一化-


输入归一化是指将输入数据调整到一个标准范围或格式,以提高数据处理或模型训练的效果。以下是详细的步骤和解释:


1. 什么是归一化?

归一化是一种数据预处理方法,目的是将不同范围或分布的数据转换到一个统一的标准范围(如 [0, 1] 或均值为 0、方差为 1),从而避免某些特征因数值范围过大而对模型产生过大的影响。


2. 归一化的类型

根据数据类型的不同,归一化可以分为以下几种:

  • 数值型数据的归一化:
  • Min-Max 归一化:将数据缩放到 [0, 1] 范围。
    • 公式:( X_{\text{归一化}} = \frac{X - X_{\text{min}}}{X_{\text{max}} ...

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机器学习基础流程


好的!以下是机器学习的基本流程和步骤,用中文简要说明:


机器学习基础流程

准备材料

  1. 数据:包含特征(输入变量)和标签(输出/目标变量)的数据集。
  2. 编程语言:Python(机器学习常用语言)。
  3. 工具库
  4. pandas(数据处理)
  5. numpy(数值计算)
  6. scikit-learn(机器学习算法)
  7. matplotlibseaborn(数据可视化)
  8. 算法:选择合适的机器学习算法(如线性回归、决策树等)。
  9. 评估指标:用于衡量模型性能的工具(如准确率、均方误差等)。

步骤

  1. 明确问题
  2. 确定要解决的问题类型(如分类、回归、聚类)。
  3. 确定输入特征和目标变量。

  4. 收集和准备数据

  5. 收集与...

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