機(jī)器學(xué)習(xí)理解

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1、機(jī)器學(xué)習(xí)理解及TensorFlow應(yīng)用識(shí)別手寫數(shù)字為例 機(jī)器學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字算法如何理解數(shù)字可以承載信息案例12345目錄 特征舉例6 第一部分機(jī)器學(xué)習(xí)Part ONE AlphaGo人臉識(shí)別 自動(dòng)駕駛量化金融機(jī)器學(xué)習(xí) 現(xiàn)實(shí)應(yīng)用 什么是學(xué)習(xí) 差 好學(xué)習(xí)不會(huì) 掌握 差變好不會(huì)變掌握學(xué)習(xí)前 學(xué)習(xí)后 結(jié)果學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)：自身主動(dòng)發(fā)生變化 普通程序：如果效果很差，一定是在人為條件下修改才變好。機(jī)器學(xué)習(xí)：程序運(yùn)行后，自發(fā)的產(chǎn)生變化，自動(dòng)修改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人類機(jī)器機(jī)器學(xué)習(xí) 學(xué)習(xí)的含義 過程 機(jī)器學(xué)習(xí)區(qū)別 機(jī)器學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)程序 有學(xué)習(xí)能力傳統(tǒng)程序無學(xué)習(xí)能力傳統(tǒng)的編程是人類自己積累經(jīng)驗(yàn)并將這些經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為規(guī)則或

2、數(shù)學(xué)公式然后就是用編程語言去表示這些規(guī)則和公式。 在進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)時(shí)，人類不需要總結(jié)具體的規(guī)則或公式。只需制訂學(xué)習(xí)的步驟，然后將大量的數(shù)據(jù)輸入給計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)可以根據(jù)數(shù)據(jù)和人類提供的學(xué)習(xí)步驟自己總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，自動(dòng)升級(jí)。規(guī)則+數(shù)據(jù)=答案 答案+數(shù)據(jù)=規(guī)則正確率沒有變化 正確率不斷提升算法決定 演示 自動(dòng)駕駛學(xué)習(xí)前 學(xué)習(xí)后 目的：讓計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)開車 案例 識(shí)別手寫數(shù)字當(dāng)我給機(jī)器輸入手寫數(shù)字的圖片時(shí)，機(jī)器告訴我這個(gè)圖片是數(shù)字幾任務(wù)實(shí)現(xiàn) 3輸入 輸出案例 當(dāng)前用一個(gè)案例來講解機(jī)器學(xué)習(xí)的過程，案例包括包括代碼，運(yùn)行演示，該任務(wù)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)過程等等 第二部分算法是什么Part TWO 水果重量 水果價(jià)格1 22 4

3、3 6X Y Y = 2 * X算法：輸入數(shù)字與輸出數(shù)字之間的關(guān)系 算法可以理解為公式水果價(jià)格跟重量存在什么關(guān)系？ 如果重量等于4，那么價(jià)格是？價(jià)格是重量的兩倍，這就是價(jià)格和水果重量的關(guān)系這就是一個(gè)算法用來處理水果重量和水果價(jià)格的關(guān)系算法 什么是算法 引力公式輸入M：物體1質(zhì)量m：物體2質(zhì)量r：兩物體距離G：引力常量 輸出F：引力算法算法 現(xiàn)實(shí)中例子 第三部分?jǐn)?shù)字可以承載信息Part THREE 數(shù)字 承載信息 10 亮度低 通過控制電阻數(shù)值，控制了燈泡亮度此時(shí)，數(shù)字就包含著燈泡亮度的信息亮度高5 例如：風(fēng)扇按鈕上的數(shù)字就是代表風(fēng)量 第四部分計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字Part FOUR 計(jì)算機(jī) 自然世

4、界 數(shù)字 計(jì)算機(jī)只認(rèn)識(shí)數(shù)字 圖片信息 數(shù)字信息 計(jì)算機(jī)識(shí)別手寫數(shù)字任務(wù)數(shù)字是連通自然世界和計(jì)算機(jī)世界的渠道 第五部分案例Part FIVE 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0

5、0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.2 0.4 1 1 1 1 1 1 0.7 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.5 0.9 0.9 1 1 1 1 1 1 1 1 0.6 0.1 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0.7 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.2 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0.4 1 1 0.9 0.5 0.5 0.5 0.5 0.7 1 1 1 1 0.2 0 0

6、0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.1 0.1 0 0 0 0 0.1 0.9 1 1 0.7 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.3 0.9 1 1 0.6 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.3 0.7 1 1 1 0.1 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.4 0.8 1 1 1 1 0.8 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.5 0.8 0.8 0.8 1 1 1

7、1 0.9 0.4 0.1 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.9 1 1 1 1 1 1 1 1 0.7 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.3 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 0.5 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.6 1 1 0.3 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1 1 1 0.3 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0

8、 0 0 0 0 0 0 0.3 1 1 0.3 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0.3 0 0 0 0 0 0 0 0.4 0.9 1 1 0.3 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2 0.7 1 0.1 0 0 0 0 0.1 0.4 0.9 1 1 0.9 0.3 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0.8 1 1 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.8 1 1 1 0.7 0.3 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0.8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0.9 0.6 0 0 0 0 0 0

9、0 0 0 0 00 0 0 0 0 0.2 0.6 1 1 1 1 1 0.8 0.8 0.6 0.2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0.4 0.9 1 0.7 0.4 0.1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

10、 0 0 0人眼 計(jì)算機(jī) 案例 手寫數(shù)字識(shí)別 手寫數(shù)字識(shí)別 機(jī)器識(shí)別這些數(shù)字 28列28行 案例 圖片信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息 28列 28行 圖片信息轉(zhuǎn)化為28行*28列的數(shù)字，總共784個(gè)數(shù)字，每個(gè)數(shù)字代表像素點(diǎn)的亮度 案例 整體模型 0 123456789輸入 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 輸出28*28=784數(shù)字每個(gè)數(shù)字代表像素的亮度784數(shù)字作為輸入 輸出：圖片對(duì)應(yīng)各個(gè)數(shù)字的概率機(jī)器學(xué)習(xí)的工作就是訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練好一個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要成百上千甚至上萬次學(xué)習(xí)需要大量的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本TensorFlow：用來生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)你需要處理特定問題時(shí)，用TensorFlow來做出你需要的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含輸入跟輸出之間的特

11、征關(guān)系 案例 學(xué)習(xí)樣本下圖為學(xué)習(xí)樣本：用來給機(jī)器進(jìn)行學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)以紅圈這個(gè)數(shù)字為例：逗號(hào)左邊是輸入的數(shù)據(jù)，逗號(hào)右邊是這個(gè)數(shù)據(jù)的正確答案 案例 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元：是一個(gè)數(shù)字 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：包含輸入與輸出之間關(guān)系的特征例：在貓狗識(shí)別中，貓有胡須，胡須就是其中一種特征，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包含很多特征。 人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)機(jī)器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 案例 學(xué)習(xí)結(jié)果輸出正確 輸出錯(cuò)誤 反向傳播函數(shù)BP算法BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(BackPropagation)算對(duì)、算錯(cuò)怎么辦功能：修正神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)讓輸出值更加靠近答案 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)減弱網(wǎng)絡(luò) 增大網(wǎng)絡(luò)參數(shù)減小網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算出概率后，將概率最大的數(shù)值作為答案給系統(tǒng)與正確答案進(jìn)行比較 例：如果運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)的，那么

12、此時(shí)減弱網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)。相當(dāng)于，告訴機(jī)器，上一次識(shí)別時(shí)的網(wǎng)絡(luò)路徑是錯(cuò)的。減小網(wǎng)絡(luò)參數(shù)后，機(jī)器下次走這條路徑的概率會(huì)減小結(jié)果上來看機(jī)器犯上次這條路徑錯(cuò)誤的可能性就越來越小。最終就實(shí)現(xiàn)了學(xué)習(xí)。 案例 完整過程手寫數(shù)字圖片 正確答案 學(xué)習(xí)之前，把數(shù)據(jù)給機(jī)器這個(gè)數(shù)據(jù)包括兩個(gè)東西1.手寫數(shù)字圖片，也就是機(jī)器需要識(shí)別的內(nèi)容2.這個(gè)手寫數(shù)字圖片對(duì)應(yīng)的正確答案，用來告訴機(jī)器這次學(xué)習(xí)是否正確例如：識(shí)別手寫5，正確答案是5手寫5，這張圖片有28行*28列的像素，總共784個(gè)像素每個(gè)像素位置上的亮度用數(shù)字表示，也就是總共784個(gè)數(shù)字，這784個(gè)數(shù)字就代表手寫圖片這784個(gè)數(shù)字作為輸入，給到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后，通過

13、計(jì)算會(huì)輸出對(duì)應(yīng)數(shù)字的概率大小例如：輸入手寫5，輸出是0到9的概率大小，結(jié)果顯示概率最大的數(shù)字是6，此時(shí)機(jī)器認(rèn)為，這張圖片83%可能是6。所以把6作為答案給到系統(tǒng)，但正確答案是5。 這時(shí)，用反向傳播函數(shù)，去修改神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，使神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算結(jié)果更加靠近正確答案。每次學(xué)習(xí)會(huì)修改一下參數(shù)。學(xué)習(xí)一次修改一次。這樣神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)就會(huì)使運(yùn)算結(jié)果更加靠近正確答案。經(jīng)過上千次學(xué)習(xí)后，機(jī)器就學(xué)會(huì)了如何識(shí)別一張圖片數(shù)據(jù)包含 運(yùn)算結(jié)果識(shí)別5為例 第六部分特征舉例Part SIX 蘋果西瓜 特征顏色 紋路 形狀紅色綠色 有條紋無條紋 不規(guī)則圓或橢圓特征 用來區(qū)分事物 圖片識(shí)別的任務(wù)中，特征用來區(qū)分圖片的差異例如機(jī)器用紅色綠色區(qū)分蘋果和西瓜等等現(xiàn)實(shí)中其他問題也一樣例如：識(shí)別貓狗、識(shí)別人臉、識(shí)別聲音等等，找到特征就能夠區(qū)分它們 特征1.顏色 2.紋路 3.形狀特征4特征5. 第七部分傳統(tǒng)程序區(qū)別Part Seven