【deep learning学习笔记】最近读的几个ppt（未完...）

近年来Deep Learning越来越火，先是MS研究院在语音识别取得了突破，后来到国内，百度成立研究院。Deep Learning作为一种机器学习模型的突破，已经被迅速应用到各个领域。我赶时髦，看一些ppt，做做笔记。

《Learning Deep Architectures_Bengio_2009》

1. Bengio 是Deep Learning的领军人物之一了，这个ppt是对其经典论文“Learning Deep Architectures for AI”中内容的描述，共87页。

2. 在deep learning之前，与之有关系的有两种：（1）shallow learning，典型的例子是svm，这些可以看做是有一个隐含层的神经网络，deep learning与之的关键区别是有多个隐含层，而且不是“一般的”多，如，十层；（2）deep neural network，也是包含有多个隐含层的神经网络，不过是用典型的bp算法做训练的，而deep learning引入了pre-training，提升了训练效果。

3. deep learning的初衷

（1）和当初神经网络一样，仿生学基础

（2）维数灾难问题：当参数太多，没有足够的样本来学习这些参数。

         deep learning提供了另一种思路，参数不多，不过通过增加层数来提高网络结构的复杂度。而每提高一层，网络的描述能力就会指数及增加。

（3）高描述能力

4. deep learning在2006年取得突破，有三篇经典文章

（1）Hinton, Osindero & Teh «  A Fast Learning Algorithm for Deep Belief Nets  »,  Neural Computation , 2006

（2）Bengio, Lamblin, Popovici, Larochelle «  Greedy Layer-Wise Training of Deep Networks  »,  NIPS’2006 

（3）Ranzato, Poultney, Chopra, LeCun « Efficient Learning of Sparse Representations with an Energy-Based Model », NIPS’2006
5. Greedy Layer-Wise Pre-Training

前文说过，其实多层神经网络从前就有，只不过训练方法不当，模型一直没有取得比较好的效果；而相比之下deep learning只是加了pre-training，就效果大大提升。

pre-training是用RBM（Stacking Restricted Boltzmann Machines）做的。在每一对儿相邻层，都可以看做是一个RBM。RBM是无指导（unsuperwise）训练，所以可以从输入层开始，对上一层进行参数训练。当上一层参数训练好了之后，用这些参数，结合具体输入，继续向更上一层做参数训练。这就是stacking RBM的含义。而整个过程称为pre-training。最终训练出来的参数，作为模型参数的初始值，再用传统的bp方法对整个模型进行细调，从而形成最终的模型。

6. 接下来介绍了几个deep learning取得成功的例子

7. 介绍RBM的理论和训练方法

8. 讨论了一些问题

（1）如果没有最后的bp微调，模型会怎样——效果不好

（2）如果只有一个隐含层，效果怎样——也不好

（3）为什么pre-training之后，效果就好了：pre-training可以看做是对p(x)（先验知识）的一种逼近，而p(x)对预测p(y|x)是有很大帮助的。

《Tutorial on Deep Learning and Applications_Honglak_Bengio_2010》

1. 在“NIPS 2010 Workshop on Deep Learning and Unsupervised Feature Learning”上面的ppt。从作者顺序上看，Honglak是Bengio的学生。从ppt的内容上看，绝大部分内容与《Learning Deep Architectures_Bengio_2009》重复，不过思路更加清晰，更加中规中矩。

2. 反向传播算法在传统deep neural network中效果不好的原因

（1）bp算法根据错误沿着梯度方向进行修正参数，错误大小，随着层数的增加而迅速降低，对于网络深层的参数很难得到有效训练

（2）容易陷入局部最优解

（3）bp要求有监督训练，即需要标注语料，而现实中未标注的语料是最多的

3. deep network training

step1：unsuperwise learning, layerwise training, help the network initialize with good parameters

step2：superwise top-down training

4. Deep Boltzman Machines：这部分比上一个ppt讲得好点，可操作性强，上一个都是理论

5. DNN应用

（1）图像

（2）语音识别：用到了声学模型上

（3）自然语言处理，语言模型，以下两部分工作可以作为参考

Bengio et al. (2000, 2003): via Neural network

Mnih and Hinton (2007): via RBMs

除了语言模型，还用到了其他序列标注问题上，如：词性标注、组块分析、语义角色标注等