14 深度学习-卷积

1.简述人工智能、机器学习和深度学习三者的联系与区别。

1人工智能: 几个计算机科学家相聚在达特茅斯会议，提出了“人工智能”的概念，梦想着用当时刚刚出现的计算机来构造复杂的、拥有与人类智慧同样本质特性的机器。其后，人工智能就一直萦绕于人们的脑海之中，并在科研实验室中慢慢孵化。之后的几十年，人工智能一直在两极反转，或被称作人类文明耀眼未来的预言，或被当成技术疯子的狂想扔到垃圾堆里。直到2012年之前，这两种声音还在同时存在。

2机器学习:最基本的做法，是使用算法来解析数据、从中学习，然后对真实世界中的事件做出决策和预测。与传统的为解决特定任务、硬编码的软件程序不同，机器学习是用大量的数据来“训练”，通过各种算法从数据中学习如何完成任务。

3深度学习:本来并不是一种独立的学习方法，其本身也会用到有监督和无监督的学习方法来训练深度神经网络。但由于近几年该领域发展迅猛，一些特有的学习手段相继被提出（如残差网络），因此越来越多的人将其单独看作一种学习的方法。

全连接神经网络与卷积神经网络的联系与区别。
和全连接神经网络一样，卷积神经网络中的每一个节点就是一个神经元。在全连接神经网络中，每相邻两层之间的节点都有边相连，于是会将每一层的全连接层中的节点组织成一列，这样方便显示连接结构。而对于卷积神经网络，相邻两层之间只有部分节点相连，为了展示每一层神经元的维度，一般会将每一层卷积层的节点组织成一个三维矩阵。

以digit0为例，进行手工演算。

from sklearn.datasets import load_digits #小数据集8*8

digits = load_digits()
0 0 5 13 9 1 0 0
0 0 13 15 10 15 5 0
0 3 15 2 0 11 8 0
0 4 12 0 0 8 8 0
0 5 8 0 0 9 8 0
0 4 11 0 1 12 7 0
0 2 14 5 10 12 0 0
0 0 6 13 10 0 0 0

4.理解卷积如何提取图像特征。

读取一个图像；

以下矩阵为卷积核进行卷积操作；

显示卷积之后的图像，观察提取到什么特征。

1 0 -1
1 0 -1
1 0 -1

1 1 1
0 0 0
-1 -1 -1

-1 -1 -1
-1 8 -1
-1 -1 -1

卷积API

scipy.signal.convolve2d

tf.keras.layers.Conv2D