Нейросети: создание и оптимизация будущего. Джеймс Девис

нейронных сетей и методов оптимизации открывает новые горизонты для исследований и практического применения искусственного интеллекта. Будущие исследования в этой области не только улучшат качество и эффективность существующих моделей, но и расширят возможности ИИ, делая его более адаптивным, эффективным и пригодным для широкого спектра задач. Обогащение знаний и навыков в этой области станет важным шагом к созданию более безопасных, эффективных и доступных технологий, которые могут изменить наш мир к лучшему.

      Глава 2. Основы нейронных сетей и градиентного спуска

2.1. Процесс обучения нейронной сети

      Обучение с учителем и без учителя

      Обучение нейронных сетей можно классифицировать на несколько типов, среди которых наиболее распространенными являются обучение с учителем и обучение без учителя. Эти подходы отличаются как по методологии, так и по целям, которые они преследуют, и каждый из них подходит для решения определённых задач.

      Обучение с учителем (Supervised Learning)

      Обучение с учителем

      Обучение с учителем (supervised learning) – это один из наиболее распространенных методов машинного обучения, который основан на использовании размеченных данных для обучения модели. В этом подходе каждая единица обучающего набора данных состоит из двух основных компонентов: входных данных и выходных значений (меток). Входные данные представляют собой характеристики или признаки, которые модель будет использовать для предсказания, в то время как выходные значения обозначают истинные результаты, которые модель должна научиться предсказывать. Основная цель обучения с учителем заключается в том, чтобы, обучив модель на этих парах "вход-выход", она могла эффективно предсказывать выходные значения для новых, ранее не виденных данных.

      Структура данных

      Структура данных в обучении с учителем подразумевает наличие четко обозначенных входных и выходных значений. Каждый элемент обучающего набора представляет собой пару, где входные данные могут быть представлены в виде векторов или матриц, а выходные значения – как метки классов (для задач классификации) или числовые значения (для задач регрессии). Например, в задаче классификации изображений, где необходимо определить, к какому классу принадлежит изображение, каждое изображение будет сопоставлено с конкретной меткой (например, "кошка" или "собака"). В регрессионных задачах, таких как предсказание цен на недвижимость, входными данными могут быть характеристики дома (площадь, количество комнат, местоположение), а выходным значением – его цена. Этот подход обеспечивает модель необходимой информацией для обучения и предсказания на новых данных.

      Процесс обучения

      Процесс обучения модели в рамках метода обучения с учителем включает в себя минимизацию функции потерь, которая служит метрикой для измерения точности предсказаний модели. Функция потерь вычисляет расхождение между