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卷積神經網路論文學習(Lecun1998)

Ⅰ.介紹

A.資料學習

自動機器學習可以歸納為是第p個輸入模式,W是學習權值,是識別類標號。
損失函式理想輸出。

,目標是最小化平均損失以及最小化,所以是個折中問題。其中,h是機器的有效容量(h越大會產生過擬合),P是訓練樣本,其它是常數。

實際上的最小化函式為,H(W)為正則項,其能限制引數空間的容量。

B.梯度學習演算法

隨機梯度下降:

C.梯度反向傳播

將如此簡單的演算法應用到複雜的機器學習問題的原因:

1.實際上區域性最小解不會影響問題的實現。
2.簡單有效的計算梯度的演算法,如反向傳播。
3.將反向梯度應用到sigmoid單元能解決複雜的學習任務。

D.手寫體識別系統的學習問題

最難的一點不是識別一個字元,而是從一個句子或單詞中分割出一個個字元。這樣的技術已成為標準,叫HOS(Heuristic oversegmentation)。 在人工標籤中會遇到的一些問題,例如,將數字4的右邊部分識別為標籤1還是非字元?數字8的右邊是否應該識別為3?問題解決需要用到GTN(Graph transformer network)。

E.全域性可訓練系統

要使系統能使用後向傳播來訓練,模型必須是可微分和連續的。 知道Ep對Xn的偏導,就能計算出Ep對W和Xn-1的偏導。

Ⅱ.卷積神經網路進行字元識別

使用傳統全連線神經網路進行字元識別的問題: 1.輸入圖片大,需要的隱藏層神經元多,所以要訓練的引數會很多,記憶體消耗大。無結構網路的主要缺點是無法學習到不變性特徵(不會因平移,扭曲等變換而變化的特徵)。儘管足夠大的全連線神經網路能學習不變性特徵,但會導致學習的權值在不同位置上出現相似的權值模式,同時學習這些權值需要很多訓練樣本。
2.沒有考慮輸入資料的拓撲結構,如區域性相關性(能夠提取和結合區域性特徵去識別目標)。 卷積神經網路的優點: 1.權值共享可以自動學習到平移不變性特徵。 2.區域性感受野可以提取到區域性特徵。

A.卷積網路

1.區域性感受野 提取區域性的初級視覺特徵(邊緣,端點,角落),可以組合不同初級特徵構成高階特徵。 2.權值共享 因為區域性影象的初級特徵檢測器對於整幅圖非常有用,所以利用這個知識,將圖片不同位置的感受野設定為具有相同權值的向量。可以減少訓練引數的數量,所以減少機器容量h。 3.時間空間下采樣 一旦特徵被提取出來,特徵的具體位置就變得沒那麼重要,只有幾個特徵的相對位置關係比較重要。特徵的精確位置不但與識別目標沒關,而且存在危害,因為不同的字元樣本的位置會不同。所以使用下采用可以使具體位置變得模糊,降低feature map的解析度,同時減少對平移扭曲變換的敏感度。

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