《深度學習的數學》筆記【各種概念】

文章目錄

第一章 神經網絡的思想

1-1 神經網絡和深度學習

神經元的“點火”、

1-2 神經元工作的數學表示

神經元固有邊界值(閾值)、神經元信號傳遞(點火)、權重

1-3 激活函數:將神經元的工作一般化

神經單元(unit)、激活函數(activation function)、sigmoid函數、單位階躍函數、線性整流函數(relu)、偏置(bias)

1-4 什麼是神經網絡

神經網絡、階層型神經網絡(BP神經網絡 back propagation)、卷積神經網絡、層(layer)、輸入層、隱藏層(中間層)、輸出層、全連接層(fully connected layer 指前一層的神經單元與下一層的所有神經單元都有箭頭連接)

1-5 用惡魔來講解神經網絡的結構

隱藏層肩負着特徵提取(feature extraction)的重要職責

1-6 將惡魔的工作翻譯成神經網絡的語言

1-7 網絡自學習的神經網絡

網絡自學習算法、學習數據、學習、模型的最優化(確定使得誤差總和達到最小的權重和偏置 )、代價函數(預測值與正解的誤差的平方的總和)、最小二乘法、迴歸分析、

第二章 神經網絡的數學基礎

2-1 神經網絡所需的函數

一次函數、斜率、截距、一次函數關係、誤差反向傳播法、函數、自變量、因變量、二次函數、最小二乘法、單位階躍函數、指數函數(底數、納皮爾數e)、正態分佈(期望值、平均值、標準差)、標註正態分佈、正態分佈隨機數(在神經網絡的計算中,經常用到正態分佈隨機數作爲初始值)

2-2 有助於理解神經網絡的數列和遞推關係式

計算機不擅長導數計算,但擅長處理遞推關係式、數列(項、首項、有窮數列、末項、通項公式、遞歸定義、遞推關係式)、聯立遞推關係式

2-3 神經網絡中經常用到的Σ符號

2-4 有助於理解神經網絡的向量基礎

有向線段(起點、終點)、向量(位置、方向、大小)、向量是具有大小和方向的量,用箭頭表示、向量的座標表示、內積、梯度下降法、卷積神經網絡、通過內積可以知道兩個向量的相對的相似度、張量tensor、應力張量

2-5 有助於理解神經網絡的矩陣基礎

矩陣(行、列、方陣、行向量、列向量、向量、元素、單位矩陣、矩陣的和、矩陣的差、矩陣的常數倍、矩陣的乘積、Hadamard乘積、轉置矩陣)

2-6 神經網絡的導數基礎

導函數、求導、可導、導數的線性性(和的導數爲導數的和,常數倍的導數爲導數的常數倍)、增減表、Sigmoid函數及其導數(σ(x)=11+ex{ \sigma \left( x \left) =\frac{{1}}{{1+e\mathop{{}}\nolimits^{{-x}}}}\right. \right. }σ(x)=σ(x)(1σ(x)){{ \sigma \mathop{{}}\nolimits^{{\text{'}}} \left( x \left) =\right. \right. } \sigma \left( x \left) \left( 1- \sigma \left( x \left) \right) \right. \right. \right. \right. }

2-7 神經網絡的偏導數基礎

多變量函數、偏導數、拉格朗日乘數法

2-8 誤差反向傳播法必須的鏈式法則

鏈式法則(複合函數求導公式)、複合函數、單變量函數的鏈式法則(導數可以像分數一樣進行計算)、多變量函數的鏈式法則

2-9 梯度下降法的基礎

單變量函數的近似公式、多變量函數的近似公式、近似公式的向量表示、泰勒展開式

2-10 梯度下降法的含義與公式

尋找最小值點的方法——梯度下降法(最速下降法)、二變量函數的梯度下降法的基本式、梯度(gradient,最陡的坡度方向)、哈密頓算子、位移向量、正的微小常數(步長、學習率【它的確定方法沒有明確的目標,只能通過反覆試驗來尋找恰當的值】)

2-11 用Excel體驗梯度下降法(改成用python體驗)

2-12 最優化問題和迴歸分析

第三章 神經網絡的最優化

3-1 神經網絡的參數和變量

3-2 神經網絡變量的關係式

3-3 學習數據和正解

3-4 神經網絡的代價函數

3-5 用Excel體驗神經網絡

第四章 神經網絡和誤差反向傳播法

4-1 梯度下降法的回顧

4-2 神經單元誤差δlj\mathop{{ \delta }}\nolimits_{{l}}^{{j}}

4-3 神經網絡和誤差反向傳播法

4-4 用Excel體驗神經網絡的誤差反向傳播法

第五章 深度學習和卷積神經網絡

5-1 小惡魔來講解卷積神經網絡的結構

5-2 將小惡魔的工作翻譯爲卷積神經網絡語言

5-3 卷積神經網絡的變量關係式

5-4 用Excel體驗卷積神經網絡

5-5 卷積神經網絡和誤差反向傳播法

5-6 用Excel體驗卷積神經網絡的誤差反向傳播法

附錄

A 訓練數據(1)

B 訓練數據(2)

C 用數學式表示模式的相似度

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