分类目录归档:深度学习

softmax-深度学习的概率大师


一、Softmax:深度学习的 “概率大师”

在深度学习的奇妙世界里,Softmax 可是一位相当厉害的 “角色”。它就像一位神奇的魔法师,能把枯燥的数据转化为生动的概率分布,在众多领域中都发挥着关键作用。 想象一下,你面前有一个智能分类系统,它要判断一张图片到底是猫、狗还是其他动物。在这个系统的 “大脑”—— 神经网络里,Softmax 就登场了。它把神经网络输出的那些数值,巧妙地转化为这张图片属于每个类别的概率。比如说,Softmax 计算后得出,这张图片有 70% 的概率是猫,20% 的概率是狗,10% 的概率是其他动物。这样,我们就能清晰地知道这个分类系统对自己的判断有多大的 “...

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解锁LSTM:探秘长短期记忆网络的神奇世界


一、走进 LSTM 的奇妙世界

在人工智能这片充满创新与奇迹的领域,长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,简称 LSTM)宛如一颗璀璨的明星,闪耀着独特的光芒。它以其卓越的记忆能力和处理长序列数据的强大性能,在众多深度学习模型中脱颖而出,成为了众多研究者和开发者手中的得力工具。 想象一下,在处理一段长长的文本时,普通的神经网络可能会像一个记性不好的人,读到后面就忘记了前面的内容。但 LSTM 却如同一位记忆力超群的智者,能够轻松记住文本中的关键信息,无论这些信息相隔多远。这一神奇的能力,使得 LSTM 在自然语言处理、语音识别、时间序列预测等众多领域都有着广泛的应...

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LSTM-核心概念


LSTM(Long Short-Term Memory)是一种特殊的循环神经网络(RNN),专门设计用于解决长序列依赖问题。以下是LSTM的核心概念:

1. 记忆单元(Memory Cell)

  • LSTM的核心是记忆单元,能够在长时间步中保持信息。
  • 记忆单元通过门控机制控制信息的流动,确保重要信息被保留,无关信息被丢弃。

2. 门控机制

LSTM通过三种门控机制来控制信息的流动:

  • 遗忘门(Forget Gate)

    • 决定哪些信息从记忆单元中丢弃。
    • 通过sigmoid函数输出0到1之间的值,0表示完全丢弃,1表示完全保留。
  • 输入门(Input Gate)

    • 决定哪些新信息存入记...

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神经网络-概述


神经网络是一种模拟生物神经系统的计算模型,广泛应用于机器学习和人工智能领域。它由多个相互连接的节点(称为神经元)组成,这些节点通过权重和激活函数处理输入数据,最终输出结果。以下是神经网络的几个关键概念:

1. 基本结构

  • 输入层:接收外部输入数据。
  • 隐藏层:位于输入层和输出层之间,负责特征提取和转换。可以有多个隐藏层。
  • 输出层:生成最终的预测或分类结果。

2. 神经元

  • 每个神经元接收来自前一层神经元的输入,计算加权和,并通过激活函数生成输出。
  • 常见的激活函数包括Sigmoid、ReLU(Rectified Linear Unit)和Tanh。

3. 前向传播

  • 数据从输入层经过隐藏...

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前馈神经网络


前馈神经网络(Feedforward Neural Network)是一种人工神经网络,其中节点之间的连接不形成循环。这与循环神经网络(RNN)不同,RNN中的数据可以循环流动。前馈网络是最简单的神经网络形式,广泛应用于模式识别、分类和回归等任务中。

主要特点:

  1. 单向数据流:信息只能单向流动——从输入层经过隐藏层(如果有)到输出层。网络中没有循环或回路。
  2. 层级结构
  3. 输入层:接收初始数据。
  4. 隐藏层:中间层,对输入数据进行变换。网络可以有零个或多个隐藏层。
  5. 输出层:生成最终输出。
  6. 激活函数:每个神经元通常会对输入应用激活函数,然后再传递给下一层。常见的激活函数包括Sigmoid、Tanh...

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专家混合-MoE


专家混合(Mixture of Experts,简称 MoE) 是一种在机器学习领域尤其是深度学习中较为常用的模型架构设计理念与技术。

基本原理

  • 它由多个“专家”(通常是神经网络模块,比如多个小型的神经网络)组成,每个专家都专注于处理输入数据的某个特定方面或者某个局部模式。同时,还有一个“门控”(gating)机制,这个门控机制会根据输入数据的特征来决定让哪些专家参与对当前输入的处理以及每个专家参与处理的程度(也就是分配不同的权重)。

例如,想象有一个识别不同动物图像的任务,有几个专家分别擅长识别猫、狗、鸟等。当一张猫的图片输入进来时,门控机制经过判断后,会更多地让擅长识别猫的那个专...

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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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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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