具体描述
复旦大学邱锡鹏老师在 Github 上开放的深度学习书籍
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作者简介
目录信息
第一部分 入门篇 3
第 1 章 绪论 5
1.1 人工智能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.1.1 人工智能的发展历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1.2 人工智能的流派 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2 神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 大脑神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.2 人工神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2.3 神经网络的发展历史 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
1.3 机器学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.4 表示学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.1 局部表示和分布式表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.4.2 表示学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5 深度学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.5.1 端到端学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.5.2 常用的深度学习框架 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.6 本书的组织结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.7 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
第 2 章 机器学习概述 25
2.1 基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.2 机器学习的三个基本要素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.1 模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
2.2.2 学习准则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.3 优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3 机器学习的简单示例:线性回归 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.3.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.4 偏差-方差分解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5 机器学习算法的类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.6 数据的特征表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.6.1 传统的特征学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.6.2 深度学习方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.7 评价指标 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.8 理论和定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.8.1 PAC学习理论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.8.2 没有免费午餐定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.8.3 丑小鸭定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.8.4 奥卡姆剃刀 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.8.5 归纳偏置 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.9 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
第 3 章 线性模型 57
3.1 线性判别函数和决策边界 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.1.1 两类分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
3.1.2 多类分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2 Logistic回归 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3 Softmax回归 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.4 感知器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.4.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.4.2 感知器的收敛性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
3.4.3 参数平均感知器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.4.4 扩展到多类分类 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.5 支持向量机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.5.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.5.2 核函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.5.3 软间隔 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.6 损失函数对比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3.7 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
第二部分 基础模型 83
第 4 章 前馈神经网络 85
4.1 神经元 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.1.1 Sigmoid型激活函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.1.2 修正线性单元 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
4.1.3 Swish函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.1.4 Maxout单元 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2 网络结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2.1 前馈网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2.2 反馈网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
4.2.3 图网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3 前馈神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3.1 通用近似定理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
4.3.2 应用到机器学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
4.3.3 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
4.4 反向传播算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
4.5 自动梯度计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4.5.1 数值微分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5.2 符号微分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.5.3 自动微分 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
4.6 优化问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.6.1 非凸优化问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.6.2 梯度消失问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.7 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
第 5 章 卷积神经网络 113
5.1 卷积 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.1.1 互相关 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
5.1.2 卷积的变种 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.1.3 卷积的数学性质 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
5.2 卷积神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.1 用卷积来代替全连接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.2 卷积层 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.2.3 汇聚层 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
5.2.4 典型的卷积网络结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
5.3 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
5.3.1 误差项的计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
5.4 几种典型的卷积神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.4.1 LeNet-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
5.4.2 AlexNet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
5.4.3 Inception网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
5.4.4 残差网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
5.5 其它卷积方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5.5.1 转置卷积 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
5.5.2 空洞卷积 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
5.6 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
第 6 章 循环神经网络 139
6.1 给网络增加记忆能力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.1.1 延时神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.1.2 有外部输入的非线性自回归模型 . . . . . . . . . . . . . 140
6.1.3 循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2 简单循环网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
6.2.1 循环神经网络的计算能力 . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
6.3 应用到机器学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.3.1 序列到类别模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.3.2 同步的序列到序列模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.3.3 异步的序列到序列模式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.4 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
6.4.1 随时间反向传播算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
6.4.2 实时循环学习算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.5 长期依赖问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
6.5.1 改进方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150
6.6 基于门控的循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.6.1 长短期记忆网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.6.2 LSTM网络的各种变体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.6.3 门控循环单元网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154
6.7 深层循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.7.1 堆叠循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.7.2 双向循环神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
6.8 扩展到图结构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.8.1 递归神经网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
6.8.2 图网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
6.9 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
第 7 章 网络优化与正则化 165
7.1 网络优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.1.1 网络优化的难点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.2 优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.2.1 小批量梯度下降 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167
7.2.2 学习率衰减 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169
7.2.3 梯度方向优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.2.4 优化算法小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
7.3 参数初始化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175
7.4 数据预处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.5 逐层归一化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.5.1 批量归一化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
7.5.2 层归一化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
7.5.3 其它归一化方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
7.6 超参数优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
7.6.1 网格搜索 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.6.2 随机搜索 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.6.3 贝叶斯优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
7.6.4 动态资源分配 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
7.7 网络正则化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7.7.1 ℓ1 和ℓ2 正则化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
7.7.2 权重衰减 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7.7.3 提前停止 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
7.7.4 丢弃法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
7.7.5 数据增强 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
7.7.6 标签平滑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
7.8 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
第 8 章 注意力机制与外部记忆 199
8.1 注意力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.1.1 认知神经学中的注意力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
8.1.2 人工神经网络中的注意力机制 . . . . . . . . . . . . . . . 201
8.1.3 注意力机制的变体 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
8.2 注意力机制的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.2.1 指针网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
8.2.2 自注意力模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
8.3 外部记忆 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.3.1 人脑中的记忆 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207
8.3.2 结构化的外部记忆 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208
8.3.3 典型的记忆网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
8.3.4 基于神经动力学的联想记忆 . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.4 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
第 9 章 无监督学习 219
9.1 无监督特征学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
9.1.1 主成分分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
9.1.2 稀疏编码 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
9.1.3 自编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
9.1.4 稀疏自编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
9.1.5 堆叠自编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.1.6 降噪自编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
9.2 概率密度估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.2.1 参数密度估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
9.2.2 非参数密度估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.3 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
第 10 章 模型独立的学习方式 235
10.1 集成学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
10.1.1 AdaBoost算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
10.2 自训练和协同训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
10.2.1 自训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10.2.2 协同训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
10.3 多任务学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
10.4 迁移学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
10.5 终生学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
10.6 元学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.6.1 基于优化器的元学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
10.6.2 模型无关的元学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
10.7 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255
第三部分 进阶模型 259
第 11 章 概率图模型 261
11.1 模型表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
11.1.1 有向图模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
11.1.2 常见的有向图模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
11.1.3 无向图模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
11.1.4 无向图模型的概率分解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268
11.1.5 常见的无向图模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
11.1.6 有向图和无向图之间的转换 . . . . . . . . . . . . . . . . 270
11.2 推断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
11.2.1 变量消除法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
11.2.2 信念传播算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
11.3 近似推断 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
11.3.1 蒙特卡罗方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
11.3.2 拒绝采样 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
11.3.3 重要性采样 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
11.3.4 马尔可夫链蒙特卡罗方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
11.4 学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11.4.1 不含隐变量的参数估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
11.4.2 含隐变量的参数估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
11.5 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
第 12 章 深度信念网络 293
12.1 玻尔兹曼机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293
12.1.1 生成模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295
12.1.2 能量最小化与模拟退火 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297
12.1.3 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
12.2 受限玻尔兹曼机 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300
12.2.1 生成模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
12.2.2 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
12.2.3 受限玻尔兹曼机的类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305
12.3 深度信念网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306
12.3.1 生成模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.3.2 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
12.4 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310
第 13 章 深度生成模型 315
13.1 概率生成模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
13.1.1 密度估计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13.1.2 生成样本 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
13.2 变分自编码器 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
13.2.1 含隐变量的生成模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
13.2.2 推断网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
13.2.3 生成网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
13.2.4 模型汇总 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
13.2.5 训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322
13.3 生成对抗网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
13.3.1 显式密度模型和隐式密度模型 . . . . . . . . . . . . . . . 324
13.3.2 网络分解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
13.3.3 训练 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
13.3.4 一个生成对抗网络的具体实现:DCGAN . . . . . . . . . 326
13.3.5 模型分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
13.3.6 改进模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
13.4 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
第 14 章 深度强化学习 335
14.1 强化学习问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
14.1.1 典型例子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
14.1.2 强化学习定义 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
14.1.3 马尔可夫决策过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
14.1.4 强化学习的目标函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
14.1.5 值函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340
14.1.6 深度强化学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
14.2 基于值函数的学习方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
14.2.1 动态规划算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
14.2.2 蒙特卡罗方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
14.2.3 时序差分学习方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
14.2.4 深度Q网络 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
14.3 基于策略函数的学习方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
14.3.1 REINFORCE算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
14.3.2 带基准线的REINFORCE算法 . . . . . . . . . . . . . . 353
14.4 Actor-Critic算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
14.5 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
第 15 章 序列生成模型 361
15.1 序列概率模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
15.1.1 序列生成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
15.2 N元统计模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
15.3 深度序列模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
15.3.1 参数学习 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
15.4 评价方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
15.4.1 困惑度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
15.4.2 BLEU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
15.4.3 ROUGE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
15.5 序列生成模型中的学习问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
15.5.1 曝光偏差问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
15.5.2 训练目标不一致问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
15.5.3 计算效率问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
15.6 序列到序列模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
15.6.1 基于循环神经网络的序列到序列模型 . . . . . . . . . . . 382
15.6.2 基于注意力的序列到序列模型 . . . . . . . . . . . . . . . 383
15.6.3 基于自注意力的序列到序列模型 . . . . . . . . . . . . . 383
15.7 总结和深入阅读 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
附录 A 线性代数 389
A.1 向量和向量空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
A.1.1 向量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
A.1.2 向量空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
A.1.3 范数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391
A.1.4 常见的向量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
A.2 矩阵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
A.2.1 线性映射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
A.2.2 矩阵操作 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
A.2.3 矩阵类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
A.2.4 特征值与特征矢量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
A.2.5 矩阵分解 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 396
附录 B 微积分 397
B.1 导数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397
B.1.1 导数法则 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399
B.2 常见函数的导数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
B.2.1 向量函数及其导数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
B.2.2 按位计算的向量函数及其导数 . . . . . . . . . . . . . . . 400
B.2.3 Logistic函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
B.2.4 softmax函数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
附录 C 数学优化 403
C.1 数学优化的类型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
C.1.1 离散优化和连续优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403
C.1.2 无约束优化和约束优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
C.1.3 线性优化和非线性优化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
C.2 优化算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
C.3 拉格朗日乘数法与KKT条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407
C.3.1 等式约束优化问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
C.3.2 不等式约束优化问题 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
附录 D 概率论 410
D.1 样本空间 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
D.2 事件和概率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410
D.2.1 随机变量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411
D.2.2 随机向量 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
D.2.3 边际分布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416
D.2.4 条件概率分布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417
D.2.5 独立与条件独立 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
D.2.6 期望和方差 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
D.3 随机过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
D.3.1 马尔可夫过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
D.3.2 高斯过程 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421
附录 E 信息论 423
E.1 熵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
E.1.1 自信息和熵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423
E.1.2 联合熵和条件熵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
E.2 互信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424
E.3 交叉熵和散度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
E.3.1 交叉熵 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
E.3.2 KL散度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
E.3.3 JS散度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
E.3.4 Wasserstein距离 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
· · · · · · (收起)
读后感
比花书内容多一些,深度比不上prml等圣经级书籍,行文不太连贯,有博文拼凑之感,或者说只是一本讲义而非适合自学的参考书,没有一气呵成的感觉,应用部分也不多,对于初学者难度大了些,对于老手用处又不大。希望纸质书印制时可以优化一下,斟酌一下行文,同时增加一些习题,...
扫码关注公众号 「图灵的猫」,点击“学习资料”菜单,可以获得海量python、机器学习、深度学习书籍、课程资源,以及书中对应习题答案和代码。后台回复SSR更有机场节点相送~ 入门避坑指南 自学三年,基本无人带路,转专业的我自然是难上加难,踩过无数坑,走过很多弯路。这里我...
比花书内容多一些,深度比不上prml等圣经级书籍,行文不太连贯,有博文拼凑之感,或者说只是一本讲义而非适合自学的参考书,没有一气呵成的感觉,应用部分也不多,对于初学者难度大了些,对于老手用处又不大。希望纸质书印制时可以优化一下,斟酌一下行文,同时增加一些习题,...
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用户评价
作为一名对自然语言处理(NLP)领域充满热情的学生,我一直寻求一本能够深入讲解NLP中深度学习方法的书籍。这本书的出现,让我眼前一亮。我迫切希望书中能对RNN、LSTM、GRU等用于处理序列数据的模型有详尽的讲解,并能清晰地解释它们如何有效地捕捉语言的上下文信息。更重要的是,我非常期待书中能够详细介绍Transformer模型及其自注意力机制,因为这无疑是当前NLP领域最核心、最具革命性的技术之一。我希望书中能深入剖析其架构设计、优势所在,以及如何将其应用于机器翻译、文本摘要、情感分析等具体任务。如果书中还能探讨预训练语言模型(如BERT、GPT系列)的原理和应用,那将是锦上添花。
作为一个对人工智能充满好奇的学习者,我一直渴望找到一本能够系统梳理深度学习发展脉络的读物。这本书的出现,正好满足了我的这一需求。我希望它能带领我穿越人工智能的早期探索,了解感知机、多层感知机等奠基性概念,然后逐步进入到现代深度学习的黎明。文中应该会包含对深度学习为何能够取得如此巨大成功的原理性解释,比如其强大的特征学习能力,以及如何克服传统机器学习中手工特征工程的瓶颈。我特别期待书中能够对当前深度学习领域的热点技术,如生成对抗网络(GANs)、强化学习(RL)在深度学习中的应用,以及迁移学习、元学习等高级话题有所涉猎。如果书中还能对这些技术的最新进展和未来发展趋势进行展望,那就再好不过了。
我是一名在实际工作中需要处理大量图像数据的工程师,一直希望能在理论层面更上一层楼,以便更好地解决实际问题。这本书的标题《神经网络与深度学习》正是我所需要的。我非常看重书中关于计算机视觉领域深度学习应用的章节。期望它能详细介绍CNN在图像识别、目标检测、图像分割等任务中的具体实现和性能提升。例如,对AlexNet、VGG、ResNet、Inception等里程碑式模型的原理、结构及演进过程能有清晰的阐述,并给出相应的代码示例或者伪代码,帮助我理解如何将其应用到实际项目中。此外,对于数据增强、模型压缩、模型部署等工程实践中的关键技术,如果书中能有所提及,将对我非常有帮助。
初次翻开这本书,就被它厚重的篇幅和扎实的排版吸引了。书名《神经网络与深度学习》直指核心,预示着这是一本内容详实、理论深邃的作品。我尤其期待书中能对各种经典神经网络模型,如卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)以及更前沿的Transformer等,进行深入的剖析。我希望看到它们是如何从数学原理出发,一步步构建起来的,并且能够清晰地阐述它们各自的优势、局限性以及适用的场景。此外,对于激活函数、损失函数、优化算法等基础但至关重要的概念,我期望书中能提供详尽的解释,并辅以易于理解的图示和数学推导。一本好的教材,不仅要讲解“是什么”,更要解释“为什么”以及“如何做”。我希望这本书能够满足我对这些方面的期待,成为我深入理解神经网络和深度学习领域的坚实基石。
我是一名对人工智能的理论基础和数学原理有着浓厚兴趣的研究者,一直希望找到一本能够提供严谨、系统化讲解的深度学习著作。这本书的标题《神经网络与深度学习》恰好符合我的需求。我期待书中能够从数学的视角,深入浅出地阐述神经网络的构建基础,包括线性代数、微积分、概率论等在其中的应用。对于反向传播算法的推导,我希望能够看到清晰的数学步骤和易于理解的解释。此外,对于各种正则化技术(如L1、L2正则化、Dropout)、批量归一化(Batch Normalization)等提升模型泛化能力和训练稳定性的方法,我希望书中能提供深入的理论分析和数学证明。如果书中还能涉及到一些关于模型解释性、公平性等前沿研究方向的初步探讨,那将非常有价值。
高校教师往往有出书的指标,安排学生抄抄英文书籍完成任务似乎已然常态。相比之下,作者出这本书十分地良心。
这本书也太好了吧!清晰的数学语言描述方法的核心原理,兼具准确与深度,重要的是非常新!基本18年之前的主要方法和论文都有涉及到!目前看到的深度学习方面最好的教科书
邱老师这本书写的还是很好的,可能有的细节上没有太在意,不过作为神经网络入门已经很棒啦!
这本书也太好了吧!清晰的数学语言描述方法的核心原理,兼具准确与深度,重要的是非常新!基本18年之前的主要方法和论文都有涉及到!目前看到的深度学习方面最好的教科书
此书似乎本来就是由邱老师给研究生上深度学习课程的教案资料整理扩充而来,因而有些内容确实不够深入详细。应该适合作为初入门时的参考和系统学习之后的总结回顾。