可视化MNIST之降维探索Visualizing MNIST: An Exploration of Dimensionality Reduction

本文探讨了人类理解高维度数据的局限性,并介绍了如何使用降维技术将复杂的数据简化为更易于理解的形式。此外,还讨论了可视化高维数据的重要性及其在机器学习中的应用。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

At some fundamental level, no one understands machine learning.

It isn’t a matter of things being too complicated. Almost everything we do is fundamentally very simple. Unfortunately, an innate human handicap interferes with us understanding these simple things.

Humans evolved to reason fluidly about two and three dimensions. With some effort, we may think in four dimensions. Machine learning often demands we work with thousands of dimensions – or tens of thousands, or millions! Even very simple things become hard to understand when you do them in very high numbers of dimensions.

Reasoning directly about these high dimensional spaces is just short of hopeless.

As is often the case when humans can’t directly do something, we’ve built tools to help us. There is an entire, well-developed field, called dimensionality reduction, which explores techniques for translating high-dimensional data into lower dimensional data. Much work has also been done on the closely related subject of visualizing high dimensional data.

These techniques are the basic building blocks we will need if we wish to visualize machine learning, and deep learning specifically. My hope is that, through visualization and observing more directly what is actually happening, we can understand neural networks in a much deeper and more direct way.

And so, the first thing on our agenda is to familiarize ourselves with dimensionality reduction. To do that, we’re going to need a dataset to test these techniques on.

MNIST

MNIST is a simple computer vision dataset. It consists of 28x28 pixel images of handwritten digits, such as:

 

 

 

Every MNIST data point, every image, can be thought of as an array of numbers describing how dark each pixel is. For example, we might think of  as something like:

 

  ⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000

转载于:https://www.cnblogs.com/GarfieldEr007/p/5347928.html

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 护记录:记录修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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