深度学习——神经网络(NN)、深度神经网络(DNN)、卷积神经网络(CNN)等概念介绍

本文介绍了深度学习中的基本概念,包括神经元、神经网络(NN)、深度神经网络(DNN)和卷积神经网络(CNN)。神经元作为信息处理的基本单位,神经网络模拟生物神经元工作。DNN是具有多层结构的神经网络,而CNN针对图像处理,考虑了数据的结构,特别适合图像特征提取。CNN包含输入、卷积、激励、池化和全连接层,用于高效处理图像信息。

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刚接触深度学习时,我们经常会看到神经网络、深度神经网络、卷积神经网络这些词。初看可能一头雾水,没关系,下面我们就来了解一下这些词背后的意义吧。
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图1 神经元的结构

神经元(Neuron):

从生物上来说,无论是人还是其他动物都有数以亿计的神经元。神经元是神经系统最基本的结构和单位,通俗来说就是我们进行认知活动的基本单位。利用神经元,我们可以学习到各类知识,例如我们在生活中看到了一些小猫和小狗,神经元会学习并反馈给我们(一般)耳朵尖尖、身材小巧、对你爱答不理的是猫(突然卑微),体型较大、活泼好动、会向人摇尾巴求抚摸的是狗。

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图2 猫与狗的区别

神经网络(Neural Network,NN):

神经网络即人工神经网络,由具有权重和偏置的神经元组成,简单来说就是模拟生物神经元进行信息处理的模型。在训练过程中,神经网络通过调整神经元的权重和偏置,最终得到一个能将输入信息处理成为接近或符合我们预期输出的模型。

深度神经网络(D

### 深度神经网络 DNN 卷积神经网络 CNN区别 #### 架构差异 深度神经网络(DNN)是一种多层感知器结构,由输入层、多个隐藏层以及输出层组成。每一层中的节点与下一层的所有节点相连形成全连接模式[^1]。 相比之下,卷积神经网络(CNN)专门设计用于处理具有网格状拓扑的数据,如图像。其核心在于局部感受野机制——即通过滑动窗口的方式提取特征,并利用权重共享减少参数数量;此外还包含池化操作来降低维度并增强不变性特性[^2]。 #### 应用场景对比 ##### 图像识别领域 对于计算机视觉任务而言,CNN表现尤为出色。由于内置的感受野概念使得它能够自动捕捉空间层次上的抽象表示,因此非常适合于诸如物体检测、分类等基于二维平面信息的任务需求[^3]。 ```python import torch.nn as nn class SimpleCNN(nn.Module): def __init__(self): super(SimpleCNN, self).__init__() self.conv_layer = nn.Sequential( nn.Conv2d(in_channels=3, out_channels=64, kernel_size=(3, 3), padding='same'), nn.ReLU(), nn.MaxPool2d(kernel_size=(2, 2)) ) self.fc_layer = nn.Linear(64 * 8 * 8, num_classes) def forward(self,x): x=self.conv_layer(x) x=x.view(-1,64*8*8) output=self.fc_layer(x) return output ``` ##### 非特定结构数据处理 而当面对那些不具备明显几何关系或者顺序性的复杂高维数据时,则更多采用DNN来进行建模分析。这类模型可以灵活调整层数每层单元数以适应不同规模的问题求解过程。 ```python import torch.nn.functional as F from torch import nn class BasicDNN(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dims, output_dim): super(BasicDNN, self).__init__() layers = [] last_dim = input_dim for dim in hidden_dims: layers.append(nn.Linear(last_dim,dim)) layers.append(nn.ReLU()) last_dim = dim layers.append(nn.Linear(last_dim,output_dim)) self.model = nn.Sequential(*layers) def forward(self, x): return self.model(x) ```
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