MNIST机器学习模型的简单理解

以手写数字识别为例，理解MNIST机器学习的模型。

构建机器学习模型的目的是：可以最终通过该模型来识别手写数字图片，分辨出其中包含的数字，当然，识别肯定是存在误差的，包括人类自身识别数字图片也是存在误差的，这个是可以理解的。好的模型构建后，通过大规模的训练，可以让其识别精度约等于1，如果模型构建的不好，其识别精度也会存在一个上限值，当然肯定少于1。

模型构建之后，就像小孩子刚出生，其中的思维基础是有的，但是缺乏的是对客观世界事物的大量认识（在机器学习中，称为训练）。所以，要让这个模型具备识别数字的能力，必须对它进行大规模的训练。要对模型进行训练，需要许多的素材，你得给它看许多张包含数字的图片，并且你要告诉它上面写的是数字几。模型在训练的过程中，通过一些算法，逐渐细微地调整这个模型（就像一部复杂的机器）中某一些细微的参数（就像机器中的零部件）一样，调整这些参数的目的是，以后输入一张图片，将图片中所有像素点放到模型中去计算一遍，就可以得出来这张图片属于0-9中每个数字的概率，当然，mnist可以使用某些函数让这些概率都分布在0%-100%之间，并且它们的总和等于1。

模型构建好并且通过大量训练之后，该模型就可以用来识别数字了，你给它一张数字图片，它就可以告诉你是数字几，当然它一般是把它算出来概率最大的那个数字告诉你。所以关键问题是，如何构建一个好的模型、如何通过某种方式来训练模型和衡量模型训练的好坏结果。

对于第一个问题，如何构建一个好的模型，这里就牵扯到这一层那一层，还有什么核啊、卷积层啊什么东西了，当然是一个研究的大方向和重点，现在还讲不清。

对于第二个问题，如何训练这个模型，这个问题和第三个问题是捆绑在一起的。对模型的每一次训练都要通过某种方式来计算这次训练的好坏，所谓的训练就是细微地调整这个模型中的某一些或者某一个参数值，让最终的输出结果更趋向于正确的结果（即已经标识给它的那个数字），在mnist中，使用“交叉熵”（cross-entropy）的方式作为计算成本函数，通过细微调整参数来计算这个函数的最小值，如果所有涉及到的参数都训练好了，那么也就意味着这个模型已经训练好了。当然，如果细微调整其中的每个参数，哪个往上，哪个往下，如何统筹规划，这就又是一门大学问了，mnist中使用反向传播算法(backpropagation algorithm)来计算最合适的那个参数值。算法的优劣体现在它能不能得到最优解以及算出最优解的时间。

最后，就是评估模型的性能了，这个也主要看两个方面，一个是经过训练后该模型识别数字的正确率，一个是其运行时间，最终运行效果就是我们看到的那些输出：test accuracy 0.9915。

本文为原创，不保留所谓的版权，因为作者是菜鸟，只用来作学习记录，不要用来给人参考和学习的，请理解，本文参考http://www.tensorfly.cn/tfdoc/tutorials/mnist_beginners.html。