深度学习

Posted 2020-09-25 哈哈哈

• SGD 中 stochastic 什么意思：   Mini-Batch。。。
  • 随机梯度下降算法（SGD）是mini-batch GD的一个特殊应用。SGD等价于b=1的mini-batch GD。即，每个mini-batch中只有一个训练样本。full batch GD每一轮迭代需要所有样本参与，对于大规模的机器学习应用，经常有billion级别的训练集，计算复杂度非常高。因此，有学者就提出，反正训练集只是数据分布的一个采样集合，我们能不能在每次迭代只利用部分训练集样本呢？这就是mini-batch算法。
• 监督学习、半监督学习、弱监督学习、无监督学习、迁移学习
  • 无监督学习：训练样本数据和待分类的类别已知，但训练样本数据皆为非标签数据；k-聚类、主成分分析等
  • 训练样本数据和待分类的类别已知，且训练样本数据皆为标签数据；支持向量机、线性判别；
  • 训练样本数据和待分类的类别已知，然而训练样本既有标签数据，也有非标签数据；S3VM、S4VM、CS4VM、TSVM；
  • 数据集的标签不靠谱，这里的不可靠可以是标记不正确，多种标记，标记不充分，局部标记等。半监督学习属于弱监督学习，半监督学习是弱监督学习的子集。弱监督学习可以看做是有多个标记的数据集合，次集合可以是空集，单个元素，或是多个元素的，分别表示没有标记，有一个标记，和有多个标记。在此统一声明为一个标记的集合。
• softmax loss
  • 首先给出 Softmax function 的定义

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  • 对于一个输入，能够计算出对于没类的一个得分值，通sigmoid可以计算其预测概率值y，有了概率值之后loss计算为对最终正确分类所得的概率求一个LOG值，再取负。

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    设SoftmaxWithLoss层的输入为向量z，即bottom_blob_data，也就是上一层的输出。经过Softmax计算后的输出为向量f(z)，公式为（省略了标准化常量m）。最后SoftmaxWithLoss层的输出，y为样本的标签

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    反向传播：
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    由上面公式可知，如果输出层采用sfotmax，且loss用交叉熵形式，则最后一层的误差敏感值就等于CNN网络输出值f(x)减样本标签值e(y),即f(x)-e(y),其形式非常简单，这个公式是不是很眼熟？很多情况下如果model采用MSE的loss，即loss=1/2*(e(y)-f(x))^2，那么loss对最终的输出f(x)求导时其结果就是f(x)-e(y),虽然和上面的结果一样，但是大家不要搞混淆了，这2个含义是不同的，一个是对输出层节点输入值的导数(softmax激发函数)，一个是对输出层节点输出值的导数(任意激发函数）。而在使用MSE的loss表达式时，输出层的误差敏感项为(f(x)-e(y)).*f(x)’，两者只相差一个因子。

    这样就可以求出第L层的权值W的偏导数：

     　　

    　　输出层偏置的偏导数：

     　　

    　　上面2个公式的e(y)和f(x)是一个矩阵，已经把所有m个训练样本考虑进去了,每一列代表一个样本。

    CNN最成功的应用是在CV，那为什么NLP和Speech的很多问题也可以用CNN解出来？为什么AlphaGo里也用了CNN？这几个不相关的问题的相似性在哪里？CNN通过什么手段抓住了这个共性？

             都存在局部与整体的关系，由低层特征经过组合，组成高层特征，并且得到不同特征之间的空间相关性。如低层特征：直线曲线->中层特征:形状->高层特征：汽车。CNN抓住此共性的手段主要有四个：局部连接／权值共享／池化操作／多层次结构。局部连接使网络可以提取数据的局部特征；权值共享大大降低了网络 的训练难度，一个Filter只提取一个特征，在整个图片（或者语音／文本） 中进行卷积；池化操作与多层次结构一起，实现了数据的降维，将低层次的局部特征组       合成为较高层次的特征，从而对整个图片进行表示。

 

• 为什么很多做人脸的Paper会最后加入一个Local Connected Conv？

         当不存在全局特征分布时(鼻子，嘴。。。)，Local-Conv更适合特征的提取，Local-Conv：

• 什麽样的资料集不适合用深度学习?

         数据集太小，数据样本不足时，深度学习相对其它机器学习算法，没有明显优势。

         数据集没有局部相关特性，目前深度学习表现比较好的领域主要是图像／语音／自然语言处理等领域，这些领域的一个共性是局部相关性。图像中像素组成物           体，语音信号中音位组合成单词，文本数据中单词组合成句子，这些特征元素的组合一旦被打乱，表示的含义同时也被改变。对于没有这样的局部相关性的数据          集，不适于使用深度学习算法进行处理。举个例子：预测一个人的健康状况，相关的参数会有年龄、职业、收入、家庭状况等各种元素，将这些元素打乱，并           不会影响相关的结果。