Deep Learning Courses （一）-优快云博客

Neural Networks and Deep Learning
Improve Neural Networks and Deep Learning : 超参数调整、正则化、诊断误差和方差、高级优化方法
Structuring our Machine Learning project
CNN
Natural Language Processing: Building sequence models (RNN、LSTM、NLP ) 用于语音识别、音乐编曲等等

一、什么是深度学习、神经网络

深度学习指的是训练神经网络。

1.1 最简单的神经网络

最简单的神经网络就是单元神经网络。

图中的圆圈即神经元（neuron），其功能为：输入房屋面积，完成线性运算并得到一个不为负的的值，最后得到输出的预测价格

如图所示的函数常常被引用，并被称为ReLU函数，即修正线性单元。(修正：得到一个不小于0的数)

1.2 更大的神经网络

复杂的神经网络就是用若干单元神经网络堆叠形成的。

形象的理解是：神经元就是一个简单的乐高积木，我们可以通过搭积木的方式来构建一个更大的神经网络。

如图就组成一个更大的神经网络，图中的这些圆圈通常被称为”隐藏单元“（hidden unit）。

事实上，我们可以发现，无论神经网络多大，我们需要做的就是获得需要输入数据（实际上，在project中通常都称之为特征），并将之输入到神经网络中，从而获得输出。这就是神经网络的作用，即：根据输入的数据，完成对应的计算过程，并得到一个用于输出的值（事实上，输出的值并不一定是真实值，而是我们通过神经网络预测（predict）得到的）

必须要说明的是，只有当我们给到足够的x、y 的值（作为训练样本）的时候，神经网络才能得到从 x 到 y 的精确映射关系。

二、通过神经网络进行监督学习

2.1 什么是监督学习

监督学习是机器学习中的一种训练方式/学习方式

正如我们在第一部分所提到的房价预测额模型一样，监督学习需要有明确的目标，很清楚自己想要什么结果。比如：按照“既定规则”来分类、预测某个具体的值。监督并不是指人站在机器旁边看机器做的对不对，而是下面的流程：

选择一个适合目标任务的数学模型
先把一部分已知的“问题和答案”（训练集）给机器去学习
机器总结出了自己的“方法论”
人类把”新的问题”（测试集）给机器，让他去解答

2.2 监督学习的主要任务

回归：预测连续的、具体的数值。比如：支付宝里的芝麻信用分数(下面有详细讲解)
分类：对各种事物分门别类，用于离散型预测

对于这两种主要任务所举示例的详细解答可以参考：一文看懂监督学习（基本概念+4步流程+9个典型算法）- 产品经理的人工智能学习库 (easyai.tech)

2.3 主流的监督学习算法

2.4 一些常见的深度学习模型

Standard NN、Convolutional NN（CNN，常用于图像数据）、Recurrent NN（RNN，常用一维序列数据，如：音频、语言、文本等等）

Structured Data：数据库/数据集。每个数据特征都有清晰的定义

Unstructured Data：音频、图像、文本...

三、神经网络的兴起

3.1 为什么神经网络在近年来兴起

图中，红线代表机器学习的性能表现，黄色代表微小数据集的深度学习的性能表现，蓝色代表中等数据集的深度学习的性能表现，绿色代表大规模数据集的深度学习的性能表现。达到这样高水平的性能，必须要满足以下两个条件：

必须要训练一个足够大的神经网络
必须要有一个大规模的数据集

一般来说，我们默认使用小写字母m来表示数据的规模大小。需要注意的是，在上图的左侧，即小规模数据集的时候，各种算法对应的性能的排名实际上并不那么严格，最终的性能取决于手工设计组件的性能。

3.2 是什么推动了神经网络的不断进展

一般来说，如果想要在神经网络上取得更好的表现，要么建立一个更大规模的神经网络，要么投入更多的数据。事实上，这几十年来，我们就是这样做的。尤其是在神经网络发展的初期，数据规模和计算机计算能力的扩展（特指：训练一个特别大规模神经网络的能力）使得我们在深度学习和神经网络领域突飞猛进。

但是，近年来，算法上的极大创新也同样提高了神经网络的性能。有趣的是，许多算法层面的创新都是为了让神经网络运行更快。