深度学习算法之稀疏自编码器完整剖析

极道亦有道

于 2024-06-20 10:00:00 发布

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文章标签：深度学习算法人工智能

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Zephyra传说

“在卢马里亚的神秘之地，古老的魔法弥漫在空气中。这里居住着以太狮鹫Zephyra。Zephyra拥有一个狮子的身体和一双鹰的翅膀，是掌握宇宙秘密的古老手稿《真理圣典》的受人尊敬的保护者。

《真理圣典》隐藏在一个神圣的洞穴中，由Zephyra所保护。Zephyra有一双淡绿色的眼睛，她可以看穿欺骗，揭示纯粹的真相。一天，一个黑暗的巫师降临在卢马里亚的土地上，试图通过隐藏圣典来掩盖世界的无知。村民们把在天空中翱翔的Zephyra视为希望的灯塔。Zephyra雄壮地挥动翅膀，在小树林周围建造了一道保护性的光屏障，击退了巫师，揭露了真相。

经过长时间的决斗，人们得出结论，黑暗巫师无法与Zephyra的光芒匹敌。通过她的勇气和警惕，真正的光芒一直照耀着卢马里亚。随着时间的推移，卢马里亚在Zephyra的保护下走向繁荣，Zephyra所捍卫的真理照亮了她的道路。这就是Zephyra的传奇故事的由来!”

Anthropic公司“提取可解释特征”之旅

在Zephyra的故事之后，美国加州旧金山的人工智能初创公司Anthropic AI深入研究了在模型中提取有意义特征的过程。这项研究背后的想法在于了解神经网络中的不同组件如何相互作用，以及每个组件扮演什么角色。

根据论文《Towards Monosemanticity: Decomposing Language Models With Dictionary Learning(走向单语义：用字典学习分解语言模型)》：https://transformer-circuits.pub/2023/monosemantic-features/index.html”，稀疏自动编码器能够成功地从模型中提取有意义的特征。换言之，稀疏自动编码器有助于解决“多义性”问题——通过专注于保持单一解释的稀疏激活特征，同时对应于多种解释的神经激活——换句话说，更多的是单向的。

为了充分理解稀疏自动编码器的运行机制，我们将借助于Tom Yeh教授提供的关于自动编码器(https://lnkd.in/g2rM9iV2)和稀疏自动编码器(https://www.linkedin.com/posts/tom-yeh_claude-autoencoder-aibyhand-activity-7199774212759183362-msKU/?)的漂亮图片，详细解释这些非凡机制的幕后工作原理。

首先，让我们先来探究一下什么是自动编码器以及它是如何工作的。

什么是自动编码器?

想象一下，一个作家的桌子上堆满了不同的纸张——有些是他正在写的故事的笔记，有些是定稿的副本，有些又是他充满动作的故事的插图。现在，在这种混乱中，很难找到重要的部分——尤其是当作家很匆忙，出版商在电话中要求两天内出版一本书时。值得庆幸的是，作者有一个非常高效的助手——这个助手确保杂乱的桌子定期清洁，将类似的物品分组，整理并放在正确的位置。在需要的时候，助手会为作者检索正确的文章，帮助他在出版商设定的截止日期前完成任务。

这个助手的名字叫自动编码器，它主要有两个功能——编码和解码。编码是指压缩输入数据并提取基本特征(组织);解码是从编码表示中重建原始数据的过程，同时旨在最大限度地减少信息丢失(检索)。

现在，让我们看看这个助手是如何工作的。