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人工智能算法包括幾個部分:
x是模型的輸,y是模型的輸出,模型就是對輸入轉化為輸出的計算。比如輸入x可以是一張圖片(如貓的圖片),模型對圖進計算處理,然后輸出這張圖片上對應的物品的類別(貓)。
我們可以把算法理理解成一個函數:y=f(x),這里面輸⼊是x,輸出是y,模型對應的是映射規則f。
對于⼀一個具體的問題,我們可以獲取到⼤量的(x,y),人工智能算法就是從這些數據中學習規律,找到映射規則f。所以,人工智能算法學習規律就是確定x到y的映射規則f。
為了讓大家能理解人工智能算法的學習過程,我們一起來看個簡單的例例子:
下面是某個小區的房價和房屋面積的數據。
小區數據1
現在要利人工智能的算法去學習房屋面積和房屋價格的規律,也就是根據房屋的面積如何計算得到房屋的價格。模型的輸入是房屋面積,模型的輸出是房屋價格。我們可以建立這樣的模型:y=wx+b,其中,w和b是未知的,調整w和b的值可以得到不同的映射規則。我們知道,y=wx+b表示的是二維平面內的一根直線,調整w和b的值可以得到不同的的直線。
接下來我們一起看下如何去確定w和b的值。
首先,我們先不管w和b取什么值,我們直接把輸入代入模型,可以得到模型的輸出值,我們稱模型的輸出為預測值。數據如下表:
小區數據2
接著,我們只要調整w和b的值,讓預測房價盡量量接近真實房價。
那我們怎么調整w和b呢?一個一個嘗試不同的取值嗎?
我們知道,不管是w還是b,都是有無限種可能取值的,遍歷它們的所有可能取值顯然是不現實的。
那么有沒有方法可以指引我們去找到最優的w和b呢?答案是有的。
回憶一下,高中數學課程里面我們是不是做過這樣一件事情:給定一個函數,求函數值的最小值以及此時自變量的值。
基于這樣的思路路,我們做下面這樣的操作:
人工智能算法函數
這里我們就得到了一個函數,函數的自變量是w和b。大家觀察這個函數,j的值越小,是不是越接近?
這時候我們求j這個函數的值最小的時候對應的w和b的取值,是不是就得到了我們需要找的最優的w和b的值?
答案是肯定的,人工智能算法就是這樣做的。
上面我們構造的函數,在人工智能算法里面叫損失函數,求損失函數的值最小時,可訓練參數(w和b)的值的方法是梯度下降。關于損失函數和梯度下降的內容,我們后面再深入去講解。