Markdown 公式+机器学习与深度学习常用符号

Cmd Markdown 公式指导手册

数字

  • x x x:标量
  • x \mathbf{x} x:向量
  • X \mathbf{X} X:矩阵
  • X \mathsf{X} X:张量
  • I \mathbf{I} I:单位矩阵
  • x i x_i xi, [ x ] i [\mathbf{x}]_i [x]i:向量 x \mathbf{x} x i i i个元素
  • x i j x_{ij} xij, [ X ] i j [\mathbf{X}]_{ij} [X]ij:矩阵 X \mathbf{X} X i i i行第 j j j列的元素

集合论

  • X \mathcal{X} X: 集合
  • Z \mathbb{Z} Z: 整数集合
  • R \mathbb{R} R: 实数集合
  • R n \mathbb{R}^n Rn: n n n维实数向量
  • R a × b \mathbb{R}^{a\times b} Ra×b: 包含 a a a行和 b b b列的实数矩阵
  • A ∪ B \mathcal{A}\cup\mathcal{B} AB: 集合 A \mathcal{A} A B \mathcal{B} B的并集
  • A ∩ B \mathcal{A}\cap\mathcal{B} AB:集合 A \mathcal{A} A B \mathcal{B} B的交集
  • A ∖ B \mathcal{A}\setminus\mathcal{B} AB:集合 A \mathcal{A} A与集合 B \mathcal{B} B相减, B \mathcal{B} B关于 A \mathcal{A} A的相对补集

函数和运算符

  • f ( ⋅ ) f(\cdot) f():函数
  • log ⁡ ( ⋅ ) \log(\cdot) log():自然对数
  • exp ⁡ ( ⋅ ) \exp(\cdot) exp(): 指数函数
  • 1 X \mathbf{1}_\mathcal{X} 1X: 指示函数
  • ( ⋅ ) ⊤ \mathbf{(\cdot)}^\top (): 向量或矩阵的转置
  • X − 1 \mathbf{X}^{-1} X1: 矩阵的逆
  • ⊙ \odot : 按元素相乘
  • [ ⋅ , ⋅ ] [\cdot, \cdot] [,]:连结
  • ∣ X ∣ \lvert \mathcal{X} \rvert X:集合的基数
  • ∥ ⋅ ∥ p \|\cdot\|_p p: : L p L_p Lp 正则
  • ∥ ⋅ ∥ \|\cdot\| : L 2 L_2 L2 正则
  • ⟨ x , y ⟩ \langle \mathbf{x}, \mathbf{y} \rangle x,y:向量 x \mathbf{x} x y \mathbf{y} y的点积
  • ∑ \sum : 连加
  • ∏ \prod : 连乘
  • = d e f \stackrel{\mathrm{def}}{=} =def:定义

微积分

  • d y d x \frac{dy}{dx} dxdy y y y关于 x x x的导数
  • ∂ y ∂ x \frac{\partial y}{\partial x} xy y y y关于 x x x的偏导数
  • ∇ x y \nabla_{\mathbf{x}} y xy y y y关于 x \mathbf{x} x的梯度
  • ∫ a b f ( x )    d x \int_a^b f(x) \;dx abf(x)dx: f f f a a a b b b区间上关于 x x x的定积分
  • ∫ f ( x )    d x \int f(x) \;dx f(x)dx: f f f关于 x x x的不定积分

概率与信息论

  • P ( ⋅ ) P(\cdot) P():概率分布
  • z ∼ P z \sim P zP: 随机变量 z z z具有概率分布 P P P
  • P ( X ∣ Y ) P(X \mid Y) P(XY) X ∣ Y X\mid Y XY的条件概率
  • p ( x ) p(x) p(x): 概率密度函数
  • E x [ f ( x ) ] {E}_{x} [f(x)] Ex[f(x)]: 函数 f f f x x x的数学期望
  • X ⊥ Y X \perp Y XY: 随机变量 X X X Y Y Y是独立的
  • X ⊥ Y ∣ Z X \perp Y \mid Z XYZ: 随机变量 X X X Y Y Y在给定随机变量 Z Z Z的条件下是独立的
  • V a r ( X ) \mathrm{Var}(X) Var(X): 随机变量 X X X的方差
  • σ X \sigma_X σX: 随机变量 X X X的标准差
  • C o v ( X , Y ) \mathrm{Cov}(X, Y) Cov(X,Y): 随机变量 X X X Y Y Y的协方差
  • ρ ( X , Y ) \rho(X, Y) ρ(X,Y): 随机变量 X X X Y Y Y的相关性
  • H ( X ) H(X) H(X): 随机变量 X X X的熵
  • D K L ( P ∥ Q ) D_{\mathrm{KL}}(P\|Q) DKL(PQ): P P P Q Q Q的KL-散度

复杂度

  • O \mathcal{O} O:大O标记

来源:动手学深度学习 v2-李沐

<think>好的,我现在需要帮助用户了解深度学习常用方法及其应用场景。首先,根据用户提供的引用内容,特别是引用[2]里的信息,个性化推荐系统的三种方法:基于内容、协同过滤和基于模型的方法,其中基于模型的方法提到了统计学习和神经网络模型。这可能涉及到深度学习在推荐系统中的应用。 接下来,用户的问题是关于深度学习常用方法和应用场景,所以需要整理出主要的深度学习模型及其典型应用。我需要确保回答结构清晰,分点列出方法,并给出应用场景的例子。同时,根据系统指令,所有数学表达式要用$...$格式,独立公式用$$...$$,并正确使用LaTeX语法。 首先,常用深度学习方法可能包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、生成对抗网络(GAN)、强化学习(RL)以及Transformer模型。每个方法需要简要说明其原理,并举例应用场景。例如,CNN用于图像处理,RNN用于序列数据等。需要注意引用中的信息,比如引用[1]提到3D场景重建使用深度学习结合多视图图像,这可以归到CNN或GAN的应用场景里。 然后,应用场景部分需要涵盖计算机视觉、自然语言处理、推荐系统、医疗影像分析、自动驾驶等领域。在推荐系统部分,可以引用用户提供的引用[2],说明基于模型的深度学习方法的应用,比如使用神经网络进行用户特征建模,提升推荐准确性。 需要检查数学公式是否正确,比如在CNN部分,卷积操作的公式应写成: $$(f * g)(t) = \int_{-\infty}^{\infty} f(\tau)g(t - \tau)d\tau$$ 或者离散形式: $$(f * g)(n) = \sum_{m=-\infty}^{\infty} f(m)g(n - m)$$ 确保用$$...$$格式单独成段。 另外,生成对抗网络的损失函数可能需要提到生成器和判别器的对抗目标,例如: $$\min_G \max_D V(D, G) = \mathbb{E}_{x \sim p_{data}(x)}[\log D(x)] + \mathbb{E}_{z \sim p_z(z)}[\log (1 - D(G(z)))]$$ 同样使用独立公式格式。 在推荐系统部分,结合引用[2],需要说明深度学习如何替代或增强传统方法,比如使用深度神经网络处理用户和物品的特征,进行更复杂的模式识别,提升推荐的个性化和准确性。同时,可以提到多模态数据融合,比如文本、图像、用户行为数据的联合建模,这也是深度学习的优势所在。 应用场景中,自动驾驶可能涉及CNN处理视觉数据,RNN或Transformer处理时序决策;医疗影像分析使用CNN进行病灶检测;3D重建可能结合CNN和几何深度学习的方法,如引用[1]中的多视图图像重建。 最后,生成相关问题需要考虑用户可能的后续疑问,比如如何选择模型、处理数据不足、调参技巧、伦理问题等。这些需要深度学习的应用挑战相关。 现在需要确保回答符合中文要求,结构清晰,分点明确,正确引用标记,并正确应用LaTeX格式。同时,避免使用Markdown,使用自然的分段和项目符号。</think>深度学习通过多层次非线性变换提取数据特征,广泛应用于多个领域。以下是主要方法及应用场景: ### 一、深度学习方法 1. **卷积神经网络(CNN)** 通过卷积操作提取局部特征,数学表达为: $$(f * g)(n) = \sum_{m=-\infty}^{\infty} f(m)g(n - m)$$ 应用:图像分类(如ResNet)、3D场景重建(多视图图像几何推断[^1]) 2. **循环神经网络(RNN)** 处理序列数据,状态更新公式: $$h_t = \sigma(W_h h_{t-1} + W_x x_t + b)$$ 应用:机器翻译、语音识别 3. **生成对抗网络(GAN)** 生成器$G$判别器$D$对抗优化: $$\min_G \max_D V(D, G) = \mathbb{E}_{x \sim p_{data}(x)}[\log D(x)] + \mathbb{E}_{z \sim p_z(z)}[\log (1 - D(G(z)))]$$ 应用:图像生成、数据增强 4. **强化学习(RL)** 通过奖励最大化策略$\pi$: $$Q(s,a) = \mathbb{E}[R_t | s_t=s, a_t=a]$$ 应用:游戏AI、机器人控制 5. **Transformer** 自注意力机制计算权重: $$\text{Attention}(Q,K,V) = \text{softmax}\left(\frac{QK^T}{\sqrt{d_k}}\right)V$$ 应用:自然语言处理(如BERT) --- ### 二、应用场景 | 领域 | 应用案例 | 技术核心 | |-------------------|-----------------------------------|--------------------------| | 计算机视觉 | 医疗影像病灶分割 | CNN+U-Net架构 | | 自然语言处理 | 智能客服对话系统 | Transformer+预训练模型 | | 推荐系统 | 电商个性化推荐[^2] | 深度协同过滤(DNN+矩阵分解) | | 自动驾驶 | 实时道路目标检测 | CNN+多传感器融合 | | 工业制造 | 产品质量缺陷检测 | GAN生成异常样本 | --- ### 三、推荐系统的深度学习实践[^2] 1. **多模态特征融合**:将用户行为(点击/购买)、商品图文、社交关系等输入多塔神经网络 2. **序列建模**:通过RNN/Transformer捕捉用户兴趣演化,如$h_t = \text{LSTM}(x_1, x_2, ..., x_t)$ 3. **冷启动优化**:利用元学习(Meta Learning)快速适配新用户/商品
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