DataWhale八月组队学习-李宏毅深度学习Task06-卷积神经网络
Network架构设计
1 卷积神经网络（Convolutional Neural Network）
1.1 应用：
CNN多被用于图像处理领域
1.2 困难：如何将一张影像当作一个模型的输入
- 目的是让
model得出的y的预测值和测试集中y的值之间的交叉熵越小越好。 - 对于测试集中的
y label而言，其向量的长度决定了特征的数量
1.3 计算机眼中的图片：
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计算机眼中的图片是一个三维tensor
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长和宽代表了像素的大小，高代表通道数，也就是图片的组成要素的数量（
RGB三元素） -
将图片拉直变为一个向量，就可以将其作为
Network的输入。 -
使用全连接网络参数数量太大。虽然参数的增加可以增加模型的弹性，但是存在过拟合的风险。（是否需要这么多参数呢？）
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观察
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根据一张图片中的关键特征来判断图片中的物种类别（或许根本没有必要将整张图片作为输入）
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简化：在
CNN中，设定一个区域为Receptive field，每一个神经元只用关心自己的划定的区域即可。（区域可以任意自定义化）
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最经典的区域安排方式：考虑全部的
channels，kernel size（高和宽的整合）常见的是3×3。通常同一个区域会有多个神经元去使用。 -
各个区域间的关系：区域移动的距离叫做
stride，要让区域之间具有高度的重叠。 -
如果区域移动后超出影像范围之外具有了
overlap，需要用0来替代overlap中的值。
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最后使得图片中的每一个位置都有神经元在侦测。
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同样的关键特征可能出现在不同图片的不同区域：由第一个观察可以知道，图片中的每个位置都有神经元侦测，所以侦测鸟嘴的神经元做的事情是一样的，只是侦测的区域不同。如果不同的区域都需要侦测鸟嘴的神经元也会导致参数过多。
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简化：让不同区域的神经元共享参数（所使用的参数相同，输入输出不同）
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常见共享设定：每个区域都有自己特定的一组参数叫做
Filter
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1.4 三者比较（卷积层的好处）
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区域限制加上参数共享就是卷积层（相比于全连接层弹性会变小），使用卷积层的
Network叫做CNN（为影像设计而生） -
CNN具有较大的bias，并不一定是坏事，因为bias小的全连接层可能出现过拟合现象。
1.5 两个版本的CNN讲述
1.6 Pooling（池化）
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对像素进行二次抽样将不会改变图片的类别
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运作方式：每个
Filter都会产生一组数字，将数字划分为多个组别，每个组别选取一个代表（Max Pooling选择的是数值最大的数字作为代表）
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池化所作的事情就是将图片变小，通常在卷积后进行池化（用于减少运算量）。
1.7 Flatten（扁平化）
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作用：将影像中得到的矩阵的数值拉直形成一个向量，再将得到的向量送入全连接层当中。
2 自注意力机制
2.1 背景
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在
CNN模型中，输入模型的是一个向量。而某些情况下我们需要输入一组向量，并且每个向量的长度可能会改变，此时CNN无法解决。 -
例如：如果输入是一个句子，句子中的每个词语的长度都不一样。一个做法是将所有的词汇汇总起来形成一个无比巨大的向量。但这样处理无法识别词语的语义。所以出现了
Word Embedding（会给每一个词汇一个向量），进行它得出的向量具备语义，相同类别的词汇会汇集在一起。
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三种可能的输出
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输入的每一个向量都有对应的输出
label。例如：词性分析
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所有的输入向量只对应一个输出。例如：情感分析、语音识别
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机器自己决定需要输出的数量（seq2seq）。例如：翻译
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2.2 输入和输出一样多的情况（序列标签Sequence Labeling）
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初始想法：将每一个向量都输入到
fully-connected中，可是对于相同的向量无法得到不同的输入，比如：一个句子可能出现相同词汇可是词性不同。如果想要做到，就需要将多个向量组合起来一起加入到network中才可以实现。 -
Self-attention-
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两者交替使用
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运作原理：
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输入可能是整个
network的input，也可能是某个隐藏层的output。考虑了所有的输入才得到了最后的输出。
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产生
b1向量的步骤-
根据
a1找到句子中跟a1相关的其它向量。
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如何决定两向量之间的相关度
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最终进行
soft-max，也可以其使用其它函数。
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根据上述得到的数据去抽取出句子中的重要信息
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从矩阵乘法的角度重新梳理运行原理
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需要去学习的参数只有
Wq、Wk、Wv
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