神经网络和深度学习.doc

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1、神经网络和深度学习　　深度学习掀起海啸　　如今，深度学习浪潮拍打计算机语言的海岸已有好几年，但是，2015年似乎才是这场海啸全力冲击自然语言处理（NLP）会议的一年。——Dr.ChristopherD.Manning,Dec神经网络和深度学习　　深度学习掀起海啸　　如今，深度学习浪潮拍打计算机语言的海岸已有好几年，但是，2015年似乎才是这场海啸全力冲击自然语言处理（NLP）会议的一年。——Dr.ChristopherD.Manning,Dec神经网络和深度学习　　深度学习掀起海啸　　如今，深度学习浪潮拍打计算机语言的

2、海岸已有好几年，但是，2015年似乎才是这场海啸全力冲击自然语言处理（NLP）会议的一年。——Dr.ChristopherD.Manning,Dec神经网络和深度学习　　深度学习掀起海啸　　如今，深度学习浪潮拍打计算机语言的海岸已有好几年，但是，2015年似乎才是这场海啸全力冲击自然语言处理（NLP）会议的一年。——Dr.ChristopherD.Manning,Dec2015　　整个研究领域的成熟方法已经迅速被新发现超越，这句话听起来有些夸大其词，就像是说它被「海啸」袭击了一样。但是，这种灾难性的形容的确可以用来描述

3、深度学习在过去几年中的异军突起——显著改善人们对解决人工智能最难问题方法的驾驭能力，吸引工业巨人（比如谷歌等）的大量投资，研究论文的指数式增长（以及机器学习的研究生生源上升）。在听了数节机器学习课堂，甚至在本科研究中使用它以后，我不禁好奇：这个新的「深度学习」会不会是一个幻想，抑或上世纪80年代已经研发出来的「人工智能神经网络」扩大版？让我告诉你，说来话长——这不仅仅是一个有关神经网络的故事，也不仅仅是一个有关一系列研究突破的故事，这些突破让深度学习变得比「大型神经网络」更加有趣，而是一个有关几位不放弃的研究员如何熬过

4、黑暗数十年，直至拯救神经网络，实现深度学习梦想的故事。　　机器学习算法的百年历史　　　　线性回归　　首先简单介绍一下机器学习是什么。从二维图像上取一些点，尽可能绘出一条拟合这些点的直线。你刚才做的就是从几对输入值（x）和输出值（y）的实例中概括出一个一般函数，任何输入值都会有一个对应的输出值。这叫做线性回归，一个有着两百年历史从一些输入输出对组中推断出一般函数的技巧。这就是它很棒的原因：很多函数难以给出明确的方程表达，但是，却很容易在现实世界搜集到输入和输出值实例——比如，将说出来的词的音频作为输入，词本身作为输出的映

5、射函数。　　线性回归对于解决语音识别这个问题来说有点太无用，但是，它所做的基本上就是监督式机器学习：给定训练样本，「学习」一个函数，每一个样本数据就是需要学习的函数的输入输出数据（无监督学习，稍后在再叙）。尤其是，机器学习应该推导出一个函数，它能够很好地泛化到不在训练集中的输入值上，既然我们真的能将它运用到尚未有输出的输入中。例如，谷歌的语音识别技术由拥有大量训练集的机器学习驱动，但是，它的训练集也不可能大到包含你手机所有语音输入。　　泛化能力机制如此重要，以至于总会有一套测试数据组（更多的输入值与输出值样本）这套数据

6、组并不包括在训练组当中。通过观察有多少个正确计算出输入值所对应的输出值的样本，这套单独数据组可以用来估测机器学习技术有效性。概括化的克星是过度拟合——学习一个对于训练集有效但是却在测试数据组中表现很差的函数。既然机器学习研究者们需要用来比较方法有效性的手段，随着时间的推移，标准训练数据组以及测试组可被用来评估机器学习算法。　　好了，定义谈得足够多了。重点是——我们绘制线条的联系只是一个非常简单的监督机器学习例子：要点在于训练集（X为输入，Y为输出），线条是近似函数，用这条线来为任何没有包含在训练集数据里的X值（输入值）

7、找到相应的Y值（输出值）。别担心，接下来的历史就不会这么干巴巴了。让我们继续吧。　　虚假承诺的荒唐　　显然这里话题是神经网络，那我们前言里为何要扯线性回归呢？呃,事实上线性回归和机器学习一开始的方法构想,弗兰克·罗森布拉特(FrankRosenblatt)的感知机,有些许相似性。　　　　Perceptron　　心理学家Rosenblatt构想了感知机，它作为简化的数学模型解释大脑神经元如何工作：它取一组二进制输入值（附近的神经元），将每个输入值乘以一个连续值权重（每个附近神经元的突触强度），并设立一个阈值，如果这些加权

8、输入值的和超过这个阈值，就输出1，否则输出0（同理于神经元是否放电）。对于感知机，绝大多数输入值不是一些数据，就是别的感知机的输出值。但有一个额外的细节：这些感知机有一个特殊的，输入值为1的，「偏置」输入，因为我们能补偿加权和，它基本上确保了更多的函数在同样的输入值下是可计算的。这一关于神经元的模型是建立在沃伦·麦卡洛克(Warr