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深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)的一個分支,它主要通過使用稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)來學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的表征。在深度學(xué)習(xí)中,"訓(xùn)練"和"模型"是兩個核心概念。
訓(xùn)練
在深度學(xué)習(xí)中,"訓(xùn)練"是指用數(shù)據(jù)來訓(xùn)練一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這個過程涉及以下幾個步驟:
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輸入數(shù)據(jù): 這些數(shù)據(jù)可以是圖片、文本、聲音或其他任何形式的信息。對于不同類型的問題,輸入數(shù)據(jù)的形式會有所不同。
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標(biāo)簽: 在監(jiān)督學(xué)習(xí)中,每個輸入數(shù)據(jù)通常都會有一個對應(yīng)的標(biāo)簽,這個標(biāo)簽是我們想要模型預(yù)測的目標(biāo)。
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學(xué)習(xí)過程: 在這個過程中,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)整其內(nèi)部參數(shù)(通常是權(quán)重和偏置)來嘗試正確地預(yù)測輸入數(shù)據(jù)的標(biāo)簽。
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損失函數(shù): 用于衡量模型的預(yù)測結(jié)果和實(shí)際標(biāo)簽之間的差異。訓(xùn)練的目標(biāo)是最小化這個損失函數(shù)。
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優(yōu)化算法: 如梯度下降,用于調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)以最小化損失函數(shù)。
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迭代過程: 整個訓(xùn)練過程是迭代的,通常需要多次遍歷訓(xùn)練數(shù)據(jù)集,這些遍歷稱為"epoch"。
模型
在深度學(xué)習(xí)中,"模型"指的是從輸入數(shù)據(jù)到輸出預(yù)測的映射。這個映射是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多層結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的,每層都進(jìn)行特定的數(shù)學(xué)運(yùn)算。模型的具體特點(diǎn)包括:
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結(jié)構(gòu): 如層數(shù)、每層的類型(全連接層、卷積層、循環(huán)層等)和大小。
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參數(shù): 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)重和偏置,這些在訓(xùn)練過程中學(xué)習(xí)和調(diào)整。
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激活函數(shù): 如ReLU、Sigmoid等,它們決定了神經(jīng)元的輸出。
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輸出: 根據(jù)問題的類型(分類、回歸等),輸出可以是一個類別、一個值或者一系列值。
總的來說,深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練過程是指用數(shù)據(jù)來調(diào)整模型的參數(shù),以便模型能夠準(zhǔn)確地從輸入數(shù)據(jù)中預(yù)測出結(jié)果。而模型本身是指這個從輸入到輸出的映射及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)。
解釋一:
深度學(xué)習(xí)中大概有如下步驟:?
確定模型----訓(xùn)練模型----使用模型。
模型簡單說可以理解為函數(shù)。
確定模型是說自己認(rèn)為這些數(shù)據(jù)的特征符合哪個函數(shù)。
訓(xùn)練模型就是用已有的數(shù)據(jù),通過一些方法(最優(yōu)化或者其他方法)確定函數(shù)的參數(shù),參數(shù)確定后的函數(shù)就是訓(xùn)練的結(jié)果,使用模型就是把新的數(shù)據(jù)代入函數(shù)求值。
解釋二:
你可以把機(jī)器想象成一個小孩子,你帶小孩去公園。公園里有很多人在遛狗。
簡單起見,咱們先考慮二元分類問題。你告訴小孩這個動物是狗,那個也是狗。但突然一只貓跑過來,你告訴他,這個不是狗。久而久之,小孩就會產(chǎn)生認(rèn)知模式。這個學(xué)習(xí)過程,
就叫“訓(xùn)練”。所形成的認(rèn)知模式,就是”模型“。
訓(xùn)練之后。這時,再跑過來一個動物時,你問小孩,這個是狗吧?他會回答,是/否。這個就叫,預(yù)測。
一個模型中,有很多參數(shù)。有些參數(shù),可以通過訓(xùn)練獲得,比如logistic模型中的權(quán)重。但有些參數(shù),通過訓(xùn)練無法獲得,被稱為”超參數(shù)“,比如學(xué)習(xí)率等。這需要靠經(jīng)驗(yàn),過著grid search的方法去尋找。
上面這個例子,是有人告訴小孩,樣本的正確分類,這叫有督管學(xué)習(xí)。
還有無督管學(xué)習(xí),比如小孩自發(fā)性對動物的相似性進(jìn)行辨識和分類。
鏈接:https://www.zhihu.com/question/29271217/answer/83272460
解釋三:
假設(shè)現(xiàn)在我們要開發(fā)一個識別鳥類的計(jì)算機(jī)程序。我們已經(jīng)收集了很多鳥類樣本數(shù)據(jù),比如下面這樣:
這個識別鳥類的程序要完成的功能:輸入一只鳥的“體重”、“翼展”、“有/無腳蹼”、“后背顏色”,輸出這只鳥的種類。
換句話說,這是一個分類系統(tǒng)。
怎么讓計(jì)算機(jī)幫助我們對鳥類進(jìn)行分類?這就需要使用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法。機(jī)器學(xué)習(xí)可以讓計(jì)算機(jī)從已有的數(shù)據(jù)(上面收集的已經(jīng)有分類信息的鳥類樣本數(shù)據(jù))中學(xué)習(xí)出新的知識(如何對鳥進(jìn)行分類)。
那么什么是訓(xùn)練?在這個例子里,訓(xùn)練指的就是利用收集的鳥類樣本數(shù)據(jù)讓計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)如何對鳥類進(jìn)行分類這一過程。
已有類別信息的鳥類樣本數(shù)據(jù)集合,稱為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集、訓(xùn)練集。訓(xùn)練的目的是讓計(jì)算機(jī)程序知道“如何進(jìn)行分類”。
至于“訓(xùn)練的是什么”、“參數(shù)是什么”,這依賴于我們所選取的“模型”。訓(xùn)練的結(jié)果簡單來說就是得到一組模型的參數(shù),最后使用采用這些參數(shù)的模型來完成我們的分類任務(wù)。
再舉一個簡單例子說明“模型”和“模型的參數(shù)”。
假設(shè)現(xiàn)在我們收集了一些二維平面上的點(diǎn):紅色的點(diǎn)記為A類,綠色的點(diǎn)記為B類,這些點(diǎn)的坐標(biāo)和類別信息都是已知的。現(xiàn)在任務(wù)是,給出一個新的點(diǎn)的坐標(biāo),判斷它是A類還是B類。
簡單觀察一下數(shù)據(jù),好像我們可以用一條平行于 y 軸的直線把 A 類點(diǎn)和 B 類點(diǎn)分開。大概是這個樣子:
我們希望找到這樣一條直線 x = k,直線左邊絕大多數(shù)點(diǎn)都是 A 類,直線右邊絕大多數(shù)點(diǎn)都是 B 類。
于是我們的分類器模型就是 x = k 這樣的直線,k 就是我們的模型參數(shù)。
訓(xùn)練的過程就是利用已有的數(shù)據(jù)點(diǎn)確定參數(shù) k 的過程。假設(shè)我們的訓(xùn)練結(jié)果是 k = k_0 ,那么我們就可以用 x = k_0 這條直線作為分類器對新的點(diǎn)進(jìn)行分類了。
當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用中的模型可能要復(fù)雜的多,模型參數(shù)也不會只有一個 k 這么簡單。
鏈接:https://www.zhihu.com/question/29271217/answer/44134218
如何訓(xùn)練模型:
首先得定義一個損失函數(shù),加入輸入樣本,根據(jù)前向傳播得到預(yù)測試。跟真實(shí)樣本比較,得到損失值,接著采用反向傳播,更新權(quán)值(參數(shù)),來回不斷地迭代,直到損失函數(shù)很小,準(zhǔn)確率達(dá)到理想值即可。這時的參數(shù)就是模型需要的參數(shù)。即構(gòu)建了理想的模型。