【深度学习基础与概念】笔记(一)深度学习革命

datawhale组队学习,共读ai新圣经

一、深度学习革命的核心概念

  1. 机器学习 vs 深度学习

    • 机器学习:通过数据训练算法,替代传统手工设计规则(如分类、回归)
    • 深度学习:机器学习的分支,基于神经网络,模拟人脑信息处理机制,可处理高维复杂数据(如图像、语言)
    • 通用人工智能(AGI):大语言模型(如GPT-4)展现的跨任务能力被视为AGI雏形
  2. 关键术语对比

    概念 定义 示例
    监督学习 使用标注数据训练模型 皮肤癌分类、蛋白质结构预测
    无监督学习 从无标注数据中发现模式 人脸图像生成
    自监督学习 自动从数据中生成标签 大语言模型(预测下一个词)
    迁移学习 预训练模型微调适应新任务 医疗诊断模型复用日常图像特征

二、深度学习的四大应用场景

  1. 医疗诊断

    • 案例:黑色素瘤分类模型(准确率超专业医生)
    • **技术要点:**使用迁移学习解决数据稀缺
  2. 蛋白质结构预测

    • AlphaFold突破:通过氨基酸序列预测3D结构,误差接近实验测定水平
    • 意义:加速新药研发与生物过程理解。
  3. 图像合成

    生成式模型:如GAN、扩散模型,生成与训练数据统计特性一致的新样

  4. 大语言模型(LLM)

    核心机制:自回归预测(根据上文生成下文),通过海量文本自监督训练。


三、教学示例:多项式拟合中的机器学习原理

误差函数:用来确定多项式系数

  1. 过拟合与泛化

    • 问题:高阶多项式(如M=9)完美拟合训练数据但测试误差剧增。
    • 根源:模型复杂度过高,拟合了噪声而非真实规律。
  2. 正则化技术

    • 方法:在误差函数中添加权重惩罚项
    • 效果:抑制系数幅值,提升泛化能力
  3. 模型选择与验证

    • 交叉验证:将数据分为S份,轮流用S-1份训练、1份验证,避免过拟合(图1.12)。问题:模型训练成本大幅提升,与超参数结合训练成本指数级提高。
    • 超参数调优:通过验证集选择最佳多项式阶数M或正则化强度λ。

四、神经网络发展简史与技术突破

  1. 三个阶段演进

    • 单层网络(1950s-1980s):感知机受限(仅线性可分问题)。
    • 反向传播(1980s-2000s):引入梯度下降与可微激活函数,训练多层网络
    • 深度网络(2010s至今):GPU算力 + 大数据 + 架构创新(如残差连接)推动爆发
  2. 残差连接(ResNet)

    原理:学习残差而非直接映射,提高深层网络训练效率。

相关推荐
冬奇Lab4 小时前
一天一个开源项目(第14篇):CC Workflow Studio - 可视化AI工作流编辑器,让AI自动化更简单
人工智能·开源·编辑器
是小蟹呀^4 小时前
从稀疏到自适应:人脸识别中稀疏表示的核心演进
人工智能·分类
云边有个稻草人4 小时前
CANN ops-nn:筑牢AIGC的神经网络算子算力底座
人工智能·神经网络·aigc·cann
island13144 小时前
CANN Catlass 算子模板库深度解析:高性能 GEMM 架构、模板元编程与融合算子的显存管理策略
人工智能·神经网络·架构·智能路由器
结局无敌4 小时前
从算子到生态:cann/ops-nn 如何编织一张高性能AI的协作之网
人工智能
心疼你的一切4 小时前
数字智人:CANN加速的实时数字人生成与交互
数据仓库·深度学习·aigc·交互·cann
chaser&upper4 小时前
击穿长文本极限:在 AtomGit 破译 CANN ops-nn 的注意力加速密码
人工智能·深度学习·神经网络
玄同7654 小时前
Python 后端三剑客:FastAPI/Flask/Django 对比与 LLM 开发选型指南
人工智能·python·机器学习·自然语言处理·django·flask·fastapi
慢半拍iii4 小时前
ops-nn算子库深度解析:昇腾神经网络计算的基础
人工智能·深度学习·神经网络·ai·cann
程序员猫哥_4 小时前
HTML 生成网页工具推荐:从手写代码到 AI 自动生成网页的进化路径
前端·人工智能·html