深度学习是人工智能领域的一个重要分支,其强大的特征提取和模式识别能力在图像识别、自然语言处理等多个领域得到了广泛的应用。本篇文章将从入门到实践,为大家介绍深度学习的基本概念和常用算法,以及如何使用Python和深度学习框架来实现深度学习模型。
一、深度学习的基本概念
深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法,其核心思想是通过多层非线性变换来实现对数据的特征提取和模式识别。在深度学习中,最常用的神经网络是前馈神经网络(Feedforward Neural Network),其基本结构由多个神经元按照一定的层次排列组成。神经元接收输入信号并对其进行加权和求和,经过一个激活函数的处理后输出给下一层神经元。通过多个神经元之间的连接和相互作用,前馈神经网络可以实现复杂的特征提取和分类任务。
前馈神经网络(FNN)是人工智能领域中最早发明的简单人工神经网络类型。在它内部,参数从输入层经过隐含层向输出层单向传播。与递归神经网络不同,在它内部不会构成有向环。下图为一个简单前馈神经网络示意图:
FNN由一个输入层、一个(浅层网络)或多个(深层网络,因此叫作深度学习)隐藏层,和一个输出层构成。每个层(除输出层以外)与下一层连接。这种连接是 FNN 架构的关键,具有两个主要特征:加权平均值和激活函数。
二、深度学习常用算法
在深度学习中,常用的算法包括反向传播算法(Backpropagation)、卷积神经网络(Convolutional Ne