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智能计算系统

1. 概述

1.1. 三个流派

  • 行为主义: 基于控制论,构建感知-动作控制系统
  • 符号注意: 基于符号逻辑的方法,用逻辑表示知识和求解问题
  • 连接主义: 基于大脑中神经元细胞连接的计算模型,用人工神经网络来拟合智能行为

1.2. 智能计算系统

是智能的物质载体,现阶段通常是集成CPU和智能芯片的异构系统,软件上通常包括一套面向开发者的智能计算编程环境(包括编程框架和编程语言)。

  • 异构只能计算系统的主要原因:
    通用CPU的计算能力增长近乎停滞,而智能计算能力的需求不断增长。
  • 异构系统在提高性能的同时,也带来了编程上的困难
    • 一般包括一套编程框架

1.3. 三代智能计算系统

  • 第一代: 1980年代,面向服好主意智能处理的专用计算机(Prolog机,LISP机)
  • 第二代: 2010年代,面向连接注意智能处理的专用计算机(深度学习计算机)
  • 第三代: 未来强人工智能/通用人工智能的载体

2. 神经网络基础

2.1. 从机器学习到神经网络

各种技术的关系:
realation

典型机器学习过程:
process

符号说明:
fuhao

2.1.1. 线性回归

  1. 什么是回归(regression)
    回归是研究一组因变量和自变量的关系。为什么叫回归?因为最初研究父母身高与子女身高的关系,发现身高会向平均身高回归。可以理解为会向平均值靠近。

  2. 线性回归
    可以找到一些点的集合背后的规律:一个点集可以用一条直线来拟合,这条拟合出来的直线的参数特征,就是线性回归找到的点集背后的规律。
    或者说:给定一个点的集合,能够通过一条曲线进行拟合,如果拟合出的线是一条直线,那就称为线性回归。

2.2. 人工神经网络

his

2.2.1. 感知机(Perceptron)模型

超平面: 在二维空间中是一条直线,在三维空间中是一个二维平面。。。
per

2.2.2. 多层感知机

mutil

Why Not Go Deeper? Kurt Hornik证明了理论上两层神经网络足以拟合任意函数,过去也没有足够的数据和计算能力。

2.3. 多层神经网络

deeplearing

2.3.1. 深度神经网络的成功:ABC

深度神经网络不断发展不仅依赖于自身的结构优势,也依赖于如下一些外在因素

  • Algorithm:算法日新月异,优化算法层出不穷(学习算法->BP 算法-> Pre-training,Dropout等方法)
  • Big data:数据量不断增大(10-> 10 k ->100M)
  • Computing:处理器计算能力的不算提升(晶体管->CPU ->集群/GPU ->智能处理器)

3. 深度学习