第642章
对于这个神经络的训练过程,就是要确定这935个参数。
训练的目标可以粗略概括为:对于每一个训练样本,对应的输出无限接近于,而其它输出无限接近于0。
根据melnelen给出的实验结果,以上述络结构为基础,在未经过调优的情况下,可以轻松达到95%的正确识别率。而核心代码只有4行!
在采用了深度学习的思路和卷积络(nvltwrk)之后,最终达到了996%的正确识别率。而针对mnist数据集达到的历史最佳成绩是999%的识别率,是由lwn,mttewzeler,snzng,ynnle,和rbferg在203年做出的。
考虑到这个数据集里还有一些类似如下这样难以辨认的数字,这个结果是相当惊人的!它已经超越了真正人眼的识别了。
在这个过程中一步步调整权重和偏置参数的值,就必须引入梯度下降算法(grde)。
在训练的过程中,我们的神经络需要有一个实际可行的学习算法,来逐步调整参数。
而最终的目的,是让络的实际输出与期望输出能够尽量接近。我们需要找到一个表达式来对这种接近程度进行表征。这个表达式被称为代价函数(tfntn)
表示一个训练样本,即络的输入。其实一个代表4个输入。
y()表示当输入为的时候,期望的输出值;而表示当输入为的时候,实际的输出值。y()和都分别代表0个输出值(以数学上的向量来表示)。而它们的差的平方,就表征了实际输出值和期望输出值的接近程度。越接近,这个差值就越。
n是训练样本的数量。假设有5万个训练样本,那么n就是5万。因为是多次训练,所以要除以n对所有训练样本求平均值。
c(w,b)的表示法,是把tfntn看成是络中所有权重w和偏置b的函数。为什么这样看呢?进行训练的时候,输入是固定的(训练样本),不会变。在认为输入不变的情况下,这个式子就可以看成是w和b的函数。那么,式子右边的w和b在哪呢?实际上,在里面。y()也是固定值,但是w和b的函数。
总结来,c(w,b)表征了络的实际输出值和期望输出值的接近程度。越接近,c(w,b)的值就越。因此,学习的过程就是想办法降低c(w,b)的过程,而不管c(w,b)的表达形式如何,它是w和b的函数,这就变成了一个求函数最值的最优化问题。
由于c(w,b)的形式比较复杂,参数也非常多,所以直接进行数学上的求解,非常困难。
为了利用计算算法解决这一问题,计算科学家们提出了梯度下降算法(grde)。
这个算法本质上是在多维空间中沿着各个维度的切线贡献的方向,每次向下迈出微的一步,从而最终抵达最值。
由于多维空间在视觉上无法体现,所以人们通常会退到三维空间进行类比。当c(w,b)只有两个参数的时候,它的函数图像可以在三维空间里呈现。
就好像一个球在山谷的斜坡上向下不停地滚动,最终就有可能到达谷底。这个理解重新推广到多维空间内也基本成立。
而由于训练样本的数量很大(上万,几十万,甚至更多),直接根据前面的c(w,b)进行计算,计算量会很大,导致学习过程很慢。
、于是就出现了随梯度下降(ttgrde)算法,是对于梯度下降的一个近似。
在这个算法中,每次学习不再针对所有的训练集,而是从训练集中随选择一部分来计算c(w,b),下一次学习再从剩下的训练集中随选择一部分来计算,直到把整个训练集用光。然后再不断重复这一过程。
深度神经络(具有多个ddenlyer)比浅层神经络有更多结构上的优势,它有能力从多个层次上进行抽象。
从上个世纪八九十年代开始,研究人员们不断尝试将随梯度下降算法应用于深度神经络的训练,但却碰到了梯度消失(vnnggrdent)或梯度爆发(epldnggrdent)的问题,导致学习过程异常缓慢,深度神经络基本不可用。
然而,从2006年开始,人们开始使用一些新的技术来训练深度络,不断取得了突破。这些技术包括但不限于:
采用卷积络(nvltwrk);
reglrztn(drpt);
retfedl;
利用gpu获得更强的计算能力等。
深度学习的优点显而易见:这是一种全新的编程方式,它不需要我们直接为要解决的问题设计算法和编程,而是针对训练过程编程。
络在训练过程中就能自己学习到解决问题的正确方法,这使得我们可以用简单的算法来解决复杂的问题,而且在很多领域胜过了传统方法。
而训练数据在这个过程发挥了更重要的作用:简单的算法加上复杂的数据,可能远胜于复杂的算法加上简单的数据。
深度络往往包含大量的参数,这从哲学原则上不符合奥卡姆剃刀原则,通常人们要在调整这些参数上面花费巨大的精力;
训练深度络需要大量的计算力和计算时间;
过拟合(overfttng)问题始终伴随着神经络的训练过程,学习过慢的问题始终困扰着人们,这容易让人们产生一种失控的恐惧,同时也对这项技术在一些重要场合的进一步应用制造了障碍。
而betct的故事,所讲的就是一个人工智能程序,通过自我学习,最终逐渐统治世界的故事。
那么,现在的人工智能技术的发展,会导致这种情况发生吗?这恐怕还不太可能。一般人认为,大概有两个重要因素:
第一,以现在的人工智能来,它的自我学习还是限定在人们指定的方式,只能学习解决特定的问题,仍然不是通用的智能。
第二,现在对于人工智能的训练过程,需要人们为其输入规整化的训练数据,系统的输入输出仍然对于数据的格式要求很严格,这也意味着,即使把人工智能程序连到上,它也不能像betct那样对于互联上海量的非结构化数据进行学习。
然而这仅仅是对普通的人工智能,但是对起源这样真正的络智能生命来,以上两点要求它完全都能够做到。请牢记:,免费最快更新无防盗无防盗