深度学习-入门

学习的核心就是进化。

一、机器学习普遍定义

所谓机器学习,可近似等同于在数据对象中,通过统计或推理的方法,寻找一个适用特定输入和预期输出功能函数。机器学习近似等同于找一个好用的函数。习惯上,我们把输入变量写作大写的X ,而把输出变量写作大写的Y ,就是完成如下变换:Y= f(X)

函数的每个具体的输入X,都是一个实例(instance),它通常由特征空间(feature vector)构成。在这里,所有特征向量存在的空间称为特征空间(feature space),特征空间的每一个维度,对应于实例的一个特征。此处特征空间可以理解为线性代数中的矩阵特征空间。

一个函数的好坏,需要构建一个评估体系来辨别。具体说来,机器学习要想做得好,需要走好三大步:

建模问题: 如何找一系列函数来实现预期的功能。
评价问题: 如何找出一组合理的评价标准,来评估函数的好坏。
优化问题:如何快速找到性能最佳的函数。

二、深度学习普遍理解

含多隐层的多层感知机就是一种深度学习结构。所以说到深度学习,就不能不提神经网络。

深度学习的概念源于人工神经网络的研究。

在人工智能领域,有两大主流门派。

1、符号主义
2、连接主义

符号主义的理念是,知识是信息的一种表达形式,人工智能的核心任务,就是处理好知识表示、知识推理和知识运用。这个门派核心方法论是,自顶向下设计规则,然后通过各种推理,逐步解决问题。很多人工智能的先驱(比如CMU的赫伯特•西蒙)和逻辑学家,很喜欢这种方法。

连接主义的理念是,试图编写一个通用模型,然后通过数据训练,不断改善模型中的参数,直到输出的结果符合预期。这个门派认为,人的思维就是某些神经元的组合。因此,可以在网络层次上模拟人的认知功能,用人脑的并行处理模式,来表征认知过程。这种受神经科学的启发的网络,被称之人工神经网络(Artificial Neural Network,简称ANN)。目前,这个网络的升级版,就是目前非常流行的深度学习。

三、机器学习的通用定理

机器学习在本质就是寻找一个好用的函数。

通用近似定理(Universal Approximation Theorem):

只需一个包含足够多神经元的隐藏层,多层前馈网络能以任意精度逼近任意复杂度的连续函数。

人工神经网络最“牛逼”的地方在于,它可以在理论上证明:通用近似定理。神经网络可在理论上解决任何问题,这就是目前深度学习能够“牛逼哄哄”最底层的逻辑。

深度学习是高度数据依赖型的算法,它的性能通常随着数据量的增加而不断增强,也就是说它的可扩展性(Scalability)显著优于传统的机器学习算法。

四、参考

1、一入侯门“深”似海,深度学习深几许(深度学习入门系列之一)
2、人工“碳”索意犹尽,智能“硅”来未可知(深度学习入门系列之二)
3、Bojarski M, Testa D D, Dworakowski D, et al. End to End Learning for Self-Driving Cars[J]. 2016.

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