好,那我用一個童話故事的方式,給你講解卷積神經網絡(n)的原理,讓它听起來就像一個有趣的冒險故事。
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“圖像王國的偵探隊”——n 的故事
在很久很久以前,有一個圖像王國。王國里住著許許多多的小像素精靈,它們排成整齊的方陣(就像一張圖片的像素矩陣),每天安安靜靜地待在自己的小格子里。
有一天,國王收到一個神秘的任務
“請找出這張圖片里的內容,它到底是一只貓,還是一只狗?”
國王立刻召集了王國里最厲害的偵探隊——卷積神經網絡。
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第一關卷積偵探
卷積偵探隊的成員很特別,他們有放大鏡(卷積核),專門在像素精靈的方陣里巡視。
? 第一批偵探喜歡找直線、邊緣(低級特征)
? 第二批偵探更厲害,可以看出耳朵、眼楮、胡須(中級特征)
? 第三批偵探能認出貓臉、狗臉(高級特征)
他們的工作方法是
? 拿著放大鏡在王國里“滑動”觀察,每次只看一小塊區域(局部感受野)。
? 看到有用的特征,就記錄在“特征地圖”上。
這就好像第一層卷積核在找線條,第二層卷積核在找形狀,第三層卷積核在找完整的物體。
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第二關池化守門員
特征地圖畫得越來越多,國王怕太亂,就請來了池化守門員。
他們的任務是
? 只留下最重要的特征(最大池化取最亮的點)
? 把地圖縮小(降采樣),方便傳遞信息
這樣,雖然細節少了,但重要的特征都保留了,而且偵探隊跑得更快了。
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第三關全連接智囊團
經過多輪偵探調查和池化整理,所有特征地圖被送到全連接智囊團。
這些智囊是超級聰明的數學家,他們會
? 把所有特征整合成一個長長的清單(展平 ftten)
? 根據經驗判斷,這張圖片到底是貓、狗,還是別的東西
? 最後用 ftax 水晶球算出各種可能性
“貓的概率 90,狗的概率 8,其他 2。”
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故事結局
國王听了匯報,非常滿意。
“原來如此!原來卷積偵探、池化守門員、全連接智囊團,合起來就是傳說中的卷積神經網絡(n)啊!”
從此以後,只要王國收到新的圖片,n 偵探隊就會一次次出發,精準地識別內容。
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好,那我給你講一個多層感知機(lp)的童話故事,讓它像繪本一樣好理解。
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“智慧城的信使大賽”——lp 的故事
在很久很久以前,有一座智慧城。
這座城有三道城門
? 第一道是輸入門(put yer)
? 中間是一排排智慧屋(hidden yers)
? 最後一道是輸出門(output yer)
城里的人非常擅長傳遞信息,可是,他們傳遞的方式和普通人不一樣——每個人都會加工信息,讓它變得更有意義。
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第一道門輸入門的小郵差
有一天,國王讓小郵差送一封神秘的信。信上寫著很多數字(輸入數據)。
小郵差不是直接送到國王那里,而是先把信拆成幾份,送到第一排智慧屋的居民手里。
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智慧屋的魔法加工
智慧屋里的居民很厲害
? 每個人都和上一排的所有人有電話線(全連接)相連。
? 他們會先乘以權重(eight),再加上偏置(bias),最後用一個魔法激活函數(activation function)決定信息的重要性。
? 有人用“re 魔法”——只傳遞正能量(大于 0 的信息),小于 0 的直接丟掉。
? 有人用“siid 魔法”——把信息變成 0 到 1 之間的秘密代碼。
這樣,第一排智慧屋加工後的信息會傳到下一排智慧屋,再加工、再傳遞……
這就是多層處理——信息一層層被轉化、提煉。
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最後一道門輸出門的預言家
當信息終于傳到輸出門,住在這里的預言家會用ftax 水晶球,看看哪種可能性最大
“這封信的意思是——貓的概率 70,狗的概率 101novel.com,兔子的概率 10。”
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lp 的特別之處
? 全連接每個居民都和上一層的每個人相連,消息傳遞非常徹底。
? 層層加工每一層都能把信息變得更抽象、更有意義。
? 萬能翻譯官理論上,lp 只要層數夠、神經元夠,就能翻譯出任何信息(萬能近似定理)。
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故事結局
國王笑著說
“原來,智慧城的秘密就是多層感知機啊!每一層的智慧屋都像一個大腦細胞,合作起來,就能理解任何復雜的信息。”
從此以後,智慧城的信使大賽年年舉行,lp 居民們不斷優化加工方法,讓信息傳遞得更快、更準確。
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