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深度学习 ​

课程简介 ​

深度学习课程深入探讨神经网络的理论基础和实际应用,包括前馈网络、卷积网络、循环网络等现代深度学习技术。

学习内容 ​

神经网络基础 ​

  • 感知机与多层感知机
  • 反向传播算法
  • 激活函数
  • 损失函数

深度网络架构 ​

  • 卷积神经网络(CNN)
  • 循环神经网络(RNN)
  • 长短期记忆网络(LSTM)
  • Transformer架构

高级主题 ​

  • 注意力机制
  • 生成对抗网络(GAN)
  • 变分自编码器(VAE)
  • 强化学习

学习笔记 ​

第一章:神经网络基础 ​

1.1 感知机 ​

单层感知机:

y=f(∑i=1nwixi+b)

其中:

  • xi 是输入特征
  • wi 是权重
  • b 是偏置
  • f 是激活函数

激活函数:

  • Sigmoid: σ(x)=11+e−x
  • ReLU: ReLU(x)=max(0,x)
  • Tanh: tanh⁡(x)=ex−e−xex+e−x

1.2 反向传播算法 ​

前向传播:

z(l)=W(l)a(l−1)+b(l)a(l)=f(z(l))

反向传播:

δ(l)=∂J∂z(l)=δ(l+1)(W(l+1))T⊙f′(z(l))

权重更新:

∂J∂W(l)=δ(l)(a(l−1))T∂J∂b(l)=δ(l)

第二章:卷积神经网络 ​

2.1 卷积操作 ​

二维卷积:

(f∗g)(i,j)=∑m∑nf(m,n)g(i−m,j−n)

卷积层输出尺寸:

Hout=Hin+2P−KS+1Wout=Win+2P−KS+1

其中:

  • Hin,Win 是输入高度和宽度
  • K 是卷积核大小
  • P 是填充大小
  • S 是步长

2.2 池化操作 ​

最大池化:

yi,j=max(m,n)∈Ri,jxm,n

平均池化:

yi,j=1|Ri,j|∑(m,n)∈Ri,jxm,n

第三章:循环神经网络 ​

3.1 RNN基本结构 ​

隐藏状态更新:

ht=f(Whhht−1+Wxhxt+bh)

输出计算:

yt=Whyht+by

3.2 LSTM网络 ​

遗忘门:

ft=σ(Wf⋅[ht−1,xt]+bf)

输入门:

it=σ(Wi⋅[ht−1,xt]+bi)C~t=tanh⁡(WC⋅[ht−1,xt]+bC)

细胞状态更新:

Ct=ft∗Ct−1+it∗C~t

输出门:

ot=σ(Wo⋅[ht−1,xt]+bo)ht=ot∗tanh⁡(Ct)

实践项目 ​

  • [ ] 实现多层感知机
  • [ ] 构建CNN图像分类器
  • [ ] 训练RNN语言模型
  • [ ] 复现Transformer模型

参考资料 ​

  • 教材:《Deep Learning》- Goodfellow, Bengio, Courville
  • 在线课程:CS231n Stanford, CS224n Stanford
  • 框架:PyTorch, TensorFlow, Keras

最后更新:2024年9月9日

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