深度学习入门理论简介 ppt课件
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深度学习的基本理论与方法通用课件
推荐系统：深度学习通过挖掘用 户历史行为和数据，实现个性化 推荐，提高推荐效果。
计算机视觉：深度学习在计算机 视觉领域取得了显著成果，如图 像分类、目标检测、人脸识别等 。
语音识别：基于深度学习的语音 识别技术大大提高了语音识别的 准确率和鲁棒性。
以上仅是深度学习应用的一部分 领域，实际上，深度学习正在渗 透到越来越多的领域，不断推动 着人工智能技术的进步。
• 应用场景：Transformer及其变种广泛应用于各种自然语言处理任务，如机器 翻译、文本分类、问答系统、文本生成等。它们通常作为核心组件，结合其他 技术构建更复杂的模型。
• 优势与改进：Transformer具有并行计算能力强、能够捕捉长程依赖关系等优 点。然而，它也面临着计算量大、对于某些任务可能过于复杂等问题。针对这 些问题，一些轻量级的Transformer模型被提出，如MobileBERT、TinyBERT 等，它们在保持性能的同时降低了计算成本。
机器翻译
基于深度学习技术的神经机器翻译方法，如基于循环神经 网络（RNN）的Seq2Seq模型、基于Transformer的GPT 和BERT等模型，实现了高质量的机器翻译。
THANKS
感谢观看
Keras
Keras是一个高级神经网络API， 可运行于TensorFlow、Theano 等后端，以简洁易用受到广泛欢
迎。
深度学习在计算机视觉中的应用
1 2 3
图像分类
通过训练深度神经网络，实现对图像的分类和识 别，如ImageNet挑战赛中的图像分类任务。
目标检测
利用深度学习技术，实现在图像中准确快速地检 测出目标物体的位置和类别，如R-CNN、YOLO 等算法。
在卷积神经网络末尾，通常加入全连接层，对特征图进行高维 抽象和分类器设计，输出最终的分类或回归结果。
深度学习介绍 ppt课件
自编码器的建立
建立AutoEncoder的方法是：
对于m个数据的输入，有：
Code编码:使用非线性激活函数，将维输入数据映射到维隐含层（隐含节点表示特 征）
其中W是一个的权重矩阵，b是一个d'维的偏移向量 Decode解码:通过反向映射，对映射后的数据进行重建
hi
yi
SAE网络每一次训练输入都会得到映射后的 与解码后的 。通过对代价函数的最优
深层带来的好处
为什么采用层次网络
预训练与梯度消失现象
主要内容
自编码器结构
单层自动编码器网络（AutoEncoder）实质上是一个三层的反向传播神经网络。它逐 层采用无监督学习的方式，不使用标签调整权值，将输入映射到隐含层上，再经过反 变换映射到输出上，实现输入输出的近似等价。
X1 X2 X3 X4 X5 +1
RBM网络有几个参数，一个是可视层与隐含 层之间的权重矩阵，一个是可视节点的偏移 量b，一个是隐含节点的偏移量c，这几个参 数决定了RBM网络将一个m维的样本编码成 一个什么样的n维的样本。
受限玻尔兹曼机
RBM介绍
RBM训练
一般地，链接权重Wij可初始化为来自正态分布N(0,0.01)的随机数，隐 单元的偏置cj初始化为0； 对于第i个可见单元，偏置bj初始化为log[pi/(1-pi)] 。pi表示训练样本中 第i个特征处于激活状态所占的比率 学习率epsilon至关重要，大则收敛快，但是算法可能不稳定。小则 慢。为克服这一矛盾引入动量，使本次参数值修改的方向不完全由当 前样本似然函数梯度方向决定，而是上一次参数值修改方向与本次梯 度方向的结合可以避免过早的收敛到局部最优点
激活函数
y f (x)
深度学习基础PPT幻灯片
Deep Learning
2020/4/2
1
目录
深度学习简介 深度学习的训练方法 深度学习常用的几种模型和方法 Convolutional Neural Networks卷积神经网络 卷积神经网络（CNN）在脑机接口中的应用源自2020/4/22
What is Deep Learning?
浅层结构的局限性在于有限的样本和计算单元情况下 对复杂的函数表示能力有限，针对复杂分类问题其泛 化能力受到一定的制约。
2020/4/2
9
受到大脑结构分层的启发，神经网络的研究发现多隐 层的人工神经网络具有优异的特征学习能力，学习得 到的特征对数据有更本质的刻画，从而有利于可视化 或分类；而深度神经网络在训练上的难度，可以通过 “逐层初始化”来有效克服。
A brief introduce of deep learning
2020/4/2
3
机器学习
机器学习（Machine Learning）是一门专门研究计算机 怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或 技能，重新组织已有的知识结构市值不断改善自身的 性能的学科，简单地说，机器学习就是通过算法，使 得机器能从大量的历史数据中学习规律，从而对新的 样本做智能识别或预测未来。
机器学习在图像识别、语音识别、自然语言理解、天 气预测、基因表达、内容推荐等很多方面的发展还存 在着没有良好解决的问题。
2020/4/2
4
特征的自学习
传统的模式识别方法：
通过传感器获取数据，然后经过预处理、特征提取、特 征选择、再到推理、预测或识别。 特征提取与选择的好坏对最终算法的确定性齐了非常关 键的作用。而特征的样式目前一般都是靠人工提取特征。 而手工选取特征费时费力，需要专业知识，很大程度上 靠经验和运气，那么机器能不能自动的学习特征呢？深 度学习的出现就这个问题提出了一种解决方案。
2020/4/2
1
目录
深度学习简介 深度学习的训练方法 深度学习常用的几种模型和方法 Convolutional Neural Networks卷积神经网络 卷积神经网络（CNN）在脑机接口中的应用源自2020/4/22
What is Deep Learning?
浅层结构的局限性在于有限的样本和计算单元情况下 对复杂的函数表示能力有限，针对复杂分类问题其泛 化能力受到一定的制约。
2020/4/2
9
受到大脑结构分层的启发，神经网络的研究发现多隐 层的人工神经网络具有优异的特征学习能力，学习得 到的特征对数据有更本质的刻画，从而有利于可视化 或分类；而深度神经网络在训练上的难度，可以通过 “逐层初始化”来有效克服。
A brief introduce of deep learning
2020/4/2
3
机器学习
机器学习（Machine Learning）是一门专门研究计算机 怎样模拟或实现人类的学习行为，以获取新的知识或 技能，重新组织已有的知识结构市值不断改善自身的 性能的学科，简单地说，机器学习就是通过算法，使 得机器能从大量的历史数据中学习规律，从而对新的 样本做智能识别或预测未来。
机器学习在图像识别、语音识别、自然语言理解、天 气预测、基因表达、内容推荐等很多方面的发展还存 在着没有良好解决的问题。
2020/4/2
4
特征的自学习
传统的模式识别方法：
通过传感器获取数据，然后经过预处理、特征提取、特 征选择、再到推理、预测或识别。 特征提取与选择的好坏对最终算法的确定性齐了非常关 键的作用。而特征的样式目前一般都是靠人工提取特征。 而手工选取特征费时费力，需要专业知识，很大程度上 靠经验和运气，那么机器能不能自动的学习特征呢？深 度学习的出现就这个问题提出了一种解决方案。
[课件]深度学习的基本理论与方法PPT
![[课件]深度学习的基本理论与方法PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/629fffba51e79b8969022609.png)
Feature法的准确性起了非常关键的作用； • 识别系统主要的计算和测试工作耗时主要集中在特征提取部分 ； • 特征的样式目前一般都是人工设计的，靠人工提取特征； • 手工选取特征费时费力，需要启发式专业知识，很大程度上靠 深度学习就是用来解答这个 经验和运气； • 是否能自动地学习特征？ 问题的！！
深度学习
好处：可通过学习一种深层非线性网络结 构，实现复杂函数逼近，表征输入数据分 布式表示。
深度学习训练过程
不采用BP算法的原因 （1）反馈调整时，梯度越来越稀疏，从顶层越往下， 误差校正信号越来越小； （2）收敛易至局部最小，由于是采用随机值初始化， 当初值是远离最优区域时易导致这一情况； （3）BP算法需要有标签数据来训练，但大部分数据 是无标签的；
概 述
深度学习：一种基于无监督特征学习和特征层 次结构的学习方法 可能的的名称：
深度学习 特征学习 无监督特征学习
概 述
传统的模式识别方法：
Inference: prediction, recognition
Low-level sensing
Preprocessing
Feature extract.
深度学习训练过程
第一步：采用自下而上的无监督学习 1）逐层构建单层神经元。 2）每层采用wake-sleep算法进行调优。每 次仅调整一层，逐层调整。 这个过程可以看作是一个feature learning的过程，是和传统神经网络区别 最大的部分。
深度学习训练过程
wake-sleep算法:
深度学习
2006年，加拿大多伦多大学教授、 机器学习领域的泰斗Geoffrey Hinton在《科学》上发表论文 提出深度学习主要观点： 1）多隐层的人工神经网络具有优 异的特征学习能力，学习得到 的特征对数据有更本质的刻画， 从而有利于可视化或分类； 2）深度神经网络在训练上的难度 ，可以通过“逐层初始化”（ layer-wise pre-training）来 有效克服，逐层初始化可通过
深度学习基础理论ppt课件
13
AutoEncoder自动编码器
2）通过编码器产生特征，然后训练下一层。这样逐层训 练：
将第一层输出的code当成第二层的输入信号，同样最小化重构误差，就会 得到第二层的参数，并且得到第二层输出的code，也就是原输入信息的第 二个表达了。其他层就用同样的方法炮制。
14
AutoEncoder自动编码器
3）有监督微调： 到这里，这个AutoEncoder还不能用来分类数据，可
以在AutoEncoder的最顶的编码层添加一个分类器，然后 通过标准的多层神经网络的监督训练方法（梯度下降法） 去训练。
微调分为两种，一个是只调整分类器（黑色部分）：
15
AutoEncoder自动编码器
另一种：通过有标签样本，微调整个系统：
在研究中可以发现，如果在原有的特征中加入这些自动学习得到的特 征可以大大提高精确度，甚至在分类问题中比目前最好的分类算法效果还 要好！
16
AutoEncoder自动编码器
AutoEncoder存在的一些变体：
a）Sparse AutoEncoder稀疏自动编码器 b）Denoising AutoEncoders降噪自动编码器
20
Sparse Coding稀疏编码
2）Coding阶段：
给定一个新的图片x，由上面得到的字典，通过解一 个LASSO问题得到稀疏向量a。这个稀疏向量就是这个输入 向量x的一个稀疏表达了。
21
深度学习的常用模型
3、Restricted Boltzmann Machine (RBM)限 制波尔兹曼机
18
Sparse Coding稀疏编码
19
Sparse Coding稀疏编码
Sparse coding分为两个部分：
AutoEncoder自动编码器
2）通过编码器产生特征，然后训练下一层。这样逐层训 练：
将第一层输出的code当成第二层的输入信号，同样最小化重构误差，就会 得到第二层的参数，并且得到第二层输出的code，也就是原输入信息的第 二个表达了。其他层就用同样的方法炮制。
14
AutoEncoder自动编码器
3）有监督微调： 到这里，这个AutoEncoder还不能用来分类数据，可
以在AutoEncoder的最顶的编码层添加一个分类器，然后 通过标准的多层神经网络的监督训练方法（梯度下降法） 去训练。
微调分为两种，一个是只调整分类器（黑色部分）：
15
AutoEncoder自动编码器
另一种：通过有标签样本，微调整个系统：
在研究中可以发现，如果在原有的特征中加入这些自动学习得到的特 征可以大大提高精确度，甚至在分类问题中比目前最好的分类算法效果还 要好！
16
AutoEncoder自动编码器
AutoEncoder存在的一些变体：
a）Sparse AutoEncoder稀疏自动编码器 b）Denoising AutoEncoders降噪自动编码器
20
Sparse Coding稀疏编码
2）Coding阶段：
给定一个新的图片x，由上面得到的字典，通过解一 个LASSO问题得到稀疏向量a。这个稀疏向量就是这个输入 向量x的一个稀疏表达了。
21
深度学习的常用模型
3、Restricted Boltzmann Machine (RBM)限 制波尔兹曼机
18
Sparse Coding稀疏编码
19
Sparse Coding稀疏编码
Sparse coding分为两个部分：
《深度学习之》课件
Part Five
深度学习的未来展 望
深度学习的发展趋势
深度学习技术将更 加成熟，应用领域 更加广泛
深度学习技术将与 其他技术相结合， 如大数据、云计算 等
深度学习技术将更 加注重实际应用， 如医疗、金融、教 育等领域
深度学习技术将更 加注重安全性和隐 私保护，如数据加 密、隐私保护等技 术
深度学习与其他技术的融合
动画效果：适当添加动画效果，如淡入淡出、缩放等，以增强视觉效果
PPT课件的动画与交互设计
动画效果：使用动画效果可以使PPT课件更加生动有趣，吸引观众的注意力
交互设计：交互设计可以增加PPT课件的互动性，让观众更加深入地参与到学习中
动画与交互设计的结合：将动画效果和交互设计相结合，可以使PPT课件更加生动有 趣，增加观众的参与度 动画与交互设计的注意事项：在使用动画效果和交互设计时，要注意不要过度使用， 以免影响观众的注意力和参与度
生成对抗网络（GAN）是一种深度学习技术，由两个子网络组成：生成器和判别器。
生成器负责生成假数据，判别器负责判断数据是真是假。
GAN通过两个子网络的对抗训练，不断提高生成器的生成能力，最终生成与真实数据非 常接近的假数据。
GAN在图像生成、数据增强、图像翻译等领域有广泛应用。
深度强化学习
概念：一种结合了深度学习和强化学习的技术 特点：能够处理高维、复杂的数据，同时具备学习能力和决策能力 应用场景：自动驾驶、游戏AI、机器人控制等领域 技术挑战：需要大量的数据和计算资源，以及复杂的算法设计
PPT课件的内容组织与布局设计
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
内容组织：根据深度学习的主题， 将内容分为不同的章节，如“深 度学习概述”、“深度学习方 法”、“深度学习应用”等。
《深度学习介绍》课件
强化学习
推荐系统和强化学习是深度学习在智能推荐和决策领域的重要应用，能够提高推荐和决策的准确性和智能化水平。
总结
06
CHAPTER
深度学习的未来展望
随着深度学习在各领域的广泛应用，对模型的可解释性需求日益增强。未来研究将致力于开发更透明的模型，通过可视化、解释性图谱等技术，帮助用户理解模型决策过程。
池化层用于降低数据的维度，减少计算量和过拟合的风险。常用的池化方法有最大池化和平均池化等。
池化层
激活函数
03
CHAPTER
深度学习的主要模型
1
2
3
卷积神经网络是一种专门用于处理具有类似网格结构数据的深度学习模型，例如图像、语音信号等。
CNN通过局部连接、权重共享和下采样等策略，实现对输入数据的逐层特征提取和抽象。
《深度学习介绍》ppt课件
目录
深度学习概述深度学习的基本原理深度学习的主要模型深度学习的训练技巧深度学习的应用实例深度学习的未来展望
01
CHAPTER
深度学习概述ຫໍສະໝຸດ ABCD
自动驾驶
用于车辆控制、障碍物检测等自动驾驶系统的关键技术。
推荐系统
用于个性化推荐、广告投放等商业应用。
自然语言处理
用于机器翻译、文本分类、情感分析等任务。
防止模型在验证集上过拟合
当模型在验证集上的性能停止提升时，应停止训练并保存模型。早停法可以防止模型在训练集上过拟合。同时，定期保存模型权重也有助于后续的重训练或迁移学习。
05
CHAPTER
深度学习的应用实例
自然语言处理
利用深度学习技术对自然语言文本进行分析和处理，例如机器翻译、情感分析等。
DBN在图像识别、语音识别和自然语言处理等领域有一定的应用价值。
推荐系统和强化学习是深度学习在智能推荐和决策领域的重要应用，能够提高推荐和决策的准确性和智能化水平。
总结
06
CHAPTER
深度学习的未来展望
随着深度学习在各领域的广泛应用，对模型的可解释性需求日益增强。未来研究将致力于开发更透明的模型，通过可视化、解释性图谱等技术，帮助用户理解模型决策过程。
池化层用于降低数据的维度，减少计算量和过拟合的风险。常用的池化方法有最大池化和平均池化等。
池化层
激活函数
03
CHAPTER
深度学习的主要模型
1
2
3
卷积神经网络是一种专门用于处理具有类似网格结构数据的深度学习模型，例如图像、语音信号等。
CNN通过局部连接、权重共享和下采样等策略，实现对输入数据的逐层特征提取和抽象。
《深度学习介绍》ppt课件
目录
深度学习概述深度学习的基本原理深度学习的主要模型深度学习的训练技巧深度学习的应用实例深度学习的未来展望
01
CHAPTER
深度学习概述ຫໍສະໝຸດ ABCD
自动驾驶
用于车辆控制、障碍物检测等自动驾驶系统的关键技术。
推荐系统
用于个性化推荐、广告投放等商业应用。
自然语言处理
用于机器翻译、文本分类、情感分析等任务。
防止模型在验证集上过拟合
当模型在验证集上的性能停止提升时，应停止训练并保存模型。早停法可以防止模型在训练集上过拟合。同时，定期保存模型权重也有助于后续的重训练或迁移学习。
05
CHAPTER
深度学习的应用实例
自然语言处理
利用深度学习技术对自然语言文本进行分析和处理，例如机器翻译、情感分析等。
DBN在图像识别、语音识别和自然语言处理等领域有一定的应用价值。
第11章 深度学习入门
11.2 卷积神经网络
2．步幅 图11-4和图11-5中，卷积运算过程是在卷积核滑动步幅为1下进行的，若卷积核步幅 为2时，卷积运算过程如图11-6所示。
11.2 卷积神经网络
在卷积神经网络中，感受野（Receptive Field）是每一层输出的特征图（feature map） 上的像素点在输入图片上映射的区域大小，即特征图上的一个点对应输入图上的区域， 如图11-7所示。
11.2 卷积神经网络
（1）输入层。例如，对于手写数字识别，输入的是图像的像素矩阵，若是黑白图像， 只有一个颜色通道，其深度（即通道）为1，若是彩色图像，有3个颜色通道，深度 （通道）为3。 （2）卷积层：对输入数据进行特征提取。通过对图像不断地卷积，可得到边缘、线条 等特征。 （3）池化层：主要是降低卷积层之后数据特征维度，使输入数据少量平移时，大多数 输出保持不变。 （4）全连接层：全连接层主要是对特征进行非线性组合得到输出，即在整个网络中起 到“分类导入数据 (X_train,y_train),(X_test,y_test) = datasets.mnist.load_data()
11.2 卷积神经网络
#调整图片格式，使其为n*(28,28,1)
X_train = X_train.reshape((len(X_train),28,28,1))
self.rnn = nn.LSTM(
input_size=28, # 图片每行的数据像素点
hidden_size=32, # 隐藏层特征数
num_layers=1,
#层数
batch_first=True, # 输入和输出以 batch size 为第一维度的特征集 (batch,
time_step, input_size)
深度学习入门讲座ppt课件
图片取自lecun的ppt
33
PART 5 我能学懂深度学习吗？
34
需要具备的基础知识
● 微积分、线性代数、概率论 ● 基础的编程知识，最好有python基础 ● 良好的英文文献阅读能力
35
BP网络
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卷积
37
深度学习网络的训练步骤
1. 导入数据
2. 把数据分成多个batch 3. 定义网络的参数，包括神经元的数量，卷积核的大小，学习率，迭代次数等 4. 定义网络结构 5. 初始化网络参数 6. 定义反向传播(主要是梯度下降法，如果用pytorch, tensorflow 等框架，只需 要调用相关函数即可) 7. 把训练数据按batch大小依次送入网络进行训练 8. 保存模型，进行测试
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如何学习深度学习
1. 要懂得基本的原理，包括前向计算，反向传播的 数学原理 2. 要多写代码练习 3. 要多阅读论文，尤其是引用率比较大的论文 4. 要多和同行进行交流
39
谢谢！
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
40
人工智能深度讲座
1
个人简介 人工智能简史 深度学习基本思想 深度学习在各行业的应用 我能学懂深度学习吗？ 培训简介
2
PART 01 个人简介
3
PART 2 人工智能简史
4
孕育时期
公元前384-322 亚里 士多德（Aristotle） 形式逻辑 三段论
A
20世纪40年代，麦卡洛 克和皮茨 神经网络模 型 →连接主义学派
深度学习在各行业的应用深度学习基本思想人工智能简史个人简介2个人简介part013人工智能简史part24公元前384322亚里士多德aristotle形式逻辑三段论a20世纪30年代数理逻辑维纳弗雷治罗素等为代表对发展数理逻辑学科的贡献丘奇图灵和其它一些人关于计算本质的思想为人工智能的形成产生了重要影响b20世纪40年代麦卡洛克和皮茨神经网络模型连接主义学派c1948年维纳创立了控制论行为主义学派d孕育时期51956年在美国的达特茅斯大学召开了第一次人工智能研讨会标志人工智能学科的诞生a1965年诞生了第一个专家系统dendral可以帮助化学家分析分子结构b1969年召开了第一届人工智能联合会议此后每两年举行一次c1970年人工智能国际杂志创刊d形成时期195619706过高预言的失败给ai的声誉造成了重大伤害a下棋程序在与世界冠军对弈时以1
相关主题
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对于特征，我们需要考虑四个方面： • 1、特征表示的粒度 • 2、初级（浅层）特征表示 • 3、结构性特征表示 • 4、需要有多少个特征
5
关于特征
1、特征表示的粒 度
学习算法在一个什 么粒度上的特征表示， 才有能发挥作用？
6
关于特征
2、初级（浅层）特 征表示
像素级的特征表示方 法没有作用，那怎样的表 示才有用呢？
• 3）有监督微调： 到这里，这个AutoEncoder还不能用来分类数据，可
以在AutoEncoder的最顶的编码层添加一个分类器，然后 通过标准的多层神经网络的监督训练方法（梯度下降法） 去训练。
微调分为两种，一个是只调整分类器（黑色部分）：
16
AutoEncoder自动编码器
• 另一种：通过有标签样本，微调整个系统：
手段，“特征学习”是目的。
11
深度学习训练过程
• 1）使用自下上升非监督学习
从底层开始，一层一层的往顶层训练，采用无标定 数据（有标定数据也可）分层训练各层参数。
• 2）自顶向下的监督学习
就是通过带标签的数据去训练，误差自顶向下传输， 对网络进行微调，基于第一步得到的各层参数进一步微调 整个多层模型的参数，这一步是一个有监督训练过程
在研究中可以发现，如果在原有的特征中加入这些自动学习得到的特 征可以大大提高精确度，甚至在分类问题中比目前最好的分类算法效果还 要好！
17
AutoEncoder自动编码器
• AutoEncoder存在的一些变体：
• a）Sparse AutoEncoder稀疏自动编码器 • b）Denoising AutoEncoders降噪自动编码器
7
关于特征
3、结构性特征表示
小块的图形可以由基本edge构成，更结构化， 更复杂的，具有概念性的图形如何表示呢？
8
关于特征
在不同对象上做训练时，所得的边缘基底 是非常相似的，但对象部分 和模型 就会完全不同了。
9
关于特征
4、需要有多少个 特征
我们知道需要层 次的特征构建，由浅 入深，但每一层该有 多少个特征呢？
18
深度学习的常用模型
• 2、Sparse Coding稀疏编码
• 将一个信号表示为一组基的线性组合，而且要求只需要较 少的几个基就可以将信号表示出来。
• 稀疏编码算法是一种无监督学习方法，它用来寻找一组 “超完备”基向量来更高效地表示样本数据。
目标函数： Min |I – O| + u*(|a1| + |a2| + … + |an |)
10
深度学习思想
•
对堆叠多个层，也就是
说这一层的输出作为下一层
的输入。通过这种方式，并
且使得输入与输出的差别尽
可能地小，就通
过构建具有很多隐层的机器
学习模型和海量的训练数据，
来学习更有用的特征，从而
最终提升分类或预测的准确
性。因此，“深度模型”是
14
AutoEncoder自动编码器
• 2）通过编码器产生特征，然后训练下一层。这样逐层训 练：
将第一层输出的code当成第二层的输入信号，同样最小化重构误差，就会 得到第二层的参数，并且得到第二层输出的code，也就是原输入信息的第 二个表达了。其他层就用同样的方法炮制。
15
AutoEncoder自动编码器
19
Sparse Coding稀疏编码
20
Sparse Coding稀疏编码
• Sparse coding分为两个部分：
1）Training阶段：
给定一系列的样本图片[x1, x 2, …]，我们需要学习得到 一组基[Φ1, Φ2, …]，也就是字典。
训练过程就是一个重复迭代的过程，交替更改a和Φ使 得下面这个目标函数最小。
12
深度学习的常用模型
• 1、AutoEncoder自动编码器
• 自动编码器就是一种尽可能复现输入信号的神经网络。具 体过程简单的说明如下：
• 1）给定无标签数据，用非监督学习学习特征：
13
AutoEncoder自动编码器
通过调整encoder和decoder的参数，使得重构误差最小，这时候我们就得到 了输入input信号的第一个表示了，也就是编码code了。因为是无标签数据， 所以误差的来源就是直接重构后与原输入相比得到。
• 4、Deep Belief Networks深信度网络 • 5、Convolutional Neural Networks卷积神经
网络
23
深度学习入门理论
1
主要内容
1
人脑视觉机理
2
关于特征
3
深度学习思想
4
训练过程
5
常用模型
2
人脑视觉机理
人的视觉系统的信息处理是分级的，神经-中枢-大 脑的工作过程是一个不断迭代、不断抽象的过程。
3
目前我们通过机器学习去解决这些问题的思路都是这样的（以视觉感知为例）：
4
关于特征
特征是机器学习系统的原材料。如果数据被很好的表 达成了特征，通常线性模型就能达到满意的精度。
21
Sparse Coding稀疏编码
• 2）Coding阶段：
给定一个新的图片x，由上面得到的字典，通过解一个 LASSO问题得到稀疏向量a。这个稀疏向量就是这个输入 向量x的一个稀疏表达了。
22
深度学习的常用模型
• 3、Restricted Boltzmann Machine (RBM)限 制波尔兹曼机
5
关于特征
1、特征表示的粒 度
学习算法在一个什 么粒度上的特征表示， 才有能发挥作用？
6
关于特征
2、初级（浅层）特 征表示
像素级的特征表示方 法没有作用，那怎样的表 示才有用呢？
• 3）有监督微调： 到这里，这个AutoEncoder还不能用来分类数据，可
以在AutoEncoder的最顶的编码层添加一个分类器，然后 通过标准的多层神经网络的监督训练方法（梯度下降法） 去训练。
微调分为两种，一个是只调整分类器（黑色部分）：
16
AutoEncoder自动编码器
• 另一种：通过有标签样本，微调整个系统：
手段，“特征学习”是目的。
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深度学习训练过程
• 1）使用自下上升非监督学习
从底层开始，一层一层的往顶层训练，采用无标定 数据（有标定数据也可）分层训练各层参数。
• 2）自顶向下的监督学习
就是通过带标签的数据去训练，误差自顶向下传输， 对网络进行微调，基于第一步得到的各层参数进一步微调 整个多层模型的参数，这一步是一个有监督训练过程
在研究中可以发现，如果在原有的特征中加入这些自动学习得到的特 征可以大大提高精确度，甚至在分类问题中比目前最好的分类算法效果还 要好！
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AutoEncoder自动编码器
• AutoEncoder存在的一些变体：
• a）Sparse AutoEncoder稀疏自动编码器 • b）Denoising AutoEncoders降噪自动编码器
7
关于特征
3、结构性特征表示
小块的图形可以由基本edge构成，更结构化， 更复杂的，具有概念性的图形如何表示呢？
8
关于特征
在不同对象上做训练时，所得的边缘基底 是非常相似的，但对象部分 和模型 就会完全不同了。
9
关于特征
4、需要有多少个 特征
我们知道需要层 次的特征构建，由浅 入深，但每一层该有 多少个特征呢？
18
深度学习的常用模型
• 2、Sparse Coding稀疏编码
• 将一个信号表示为一组基的线性组合，而且要求只需要较 少的几个基就可以将信号表示出来。
• 稀疏编码算法是一种无监督学习方法，它用来寻找一组 “超完备”基向量来更高效地表示样本数据。
目标函数： Min |I – O| + u*(|a1| + |a2| + … + |an |)
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深度学习思想
•
对堆叠多个层，也就是
说这一层的输出作为下一层
的输入。通过这种方式，并
且使得输入与输出的差别尽
可能地小，就通
过构建具有很多隐层的机器
学习模型和海量的训练数据，
来学习更有用的特征，从而
最终提升分类或预测的准确
性。因此，“深度模型”是
14
AutoEncoder自动编码器
• 2）通过编码器产生特征，然后训练下一层。这样逐层训 练：
将第一层输出的code当成第二层的输入信号，同样最小化重构误差，就会 得到第二层的参数，并且得到第二层输出的code，也就是原输入信息的第 二个表达了。其他层就用同样的方法炮制。
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AutoEncoder自动编码器
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Sparse Coding稀疏编码
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Sparse Coding稀疏编码
• Sparse coding分为两个部分：
1）Training阶段：
给定一系列的样本图片[x1, x 2, …]，我们需要学习得到 一组基[Φ1, Φ2, …]，也就是字典。
训练过程就是一个重复迭代的过程，交替更改a和Φ使 得下面这个目标函数最小。
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深度学习的常用模型
• 1、AutoEncoder自动编码器
• 自动编码器就是一种尽可能复现输入信号的神经网络。具 体过程简单的说明如下：
• 1）给定无标签数据，用非监督学习学习特征：
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AutoEncoder自动编码器
通过调整encoder和decoder的参数，使得重构误差最小，这时候我们就得到 了输入input信号的第一个表示了，也就是编码code了。因为是无标签数据， 所以误差的来源就是直接重构后与原输入相比得到。
• 4、Deep Belief Networks深信度网络 • 5、Convolutional Neural Networks卷积神经
网络
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深度学习入门理论
1
主要内容
1
人脑视觉机理
2
关于特征
3
深度学习思想
4
训练过程
5
常用模型
2
人脑视觉机理
人的视觉系统的信息处理是分级的，神经-中枢-大 脑的工作过程是一个不断迭代、不断抽象的过程。
3
目前我们通过机器学习去解决这些问题的思路都是这样的（以视觉感知为例）：
4
关于特征
特征是机器学习系统的原材料。如果数据被很好的表 达成了特征，通常线性模型就能达到满意的精度。
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Sparse Coding稀疏编码
• 2）Coding阶段：
给定一个新的图片x，由上面得到的字典，通过解一个 LASSO问题得到稀疏向量a。这个稀疏向量就是这个输入 向量x的一个稀疏表达了。
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深度学习的常用模型
• 3、Restricted Boltzmann Machine (RBM)限 制波尔兹曼机