通过 Excel 了解卷积神经网络 (CNN)

深度学习通常被视为黑匣子。我们知道它从数据中学习,但我们很少停下来问它如何真正学习。如果我们可以打开那个盒子并观察每一步在我们眼前发生怎么办?使用 Excel,我们可以做到这一点,看看数字如何变成模式,以及简单的计算如何成为我们所谓的“深度学习”的基础。在本文中,我们将直接在 Excel 中构建一个微型卷积神经网络 (CNN),以逐步了解机器如何检测图像中的形状、模式和含义。通过 Excel 的卷积神经网络 (CNN) 首先出现在《走向数据科学》上。

来源:走向数据科学

作为黑匣子。我们知道它从数据中学习,但问题是它如何真正学习。

如何

在本文中,我们将直接在 Excel 中构建一个微型卷积神经网络 (CNN),以逐步了解 CNN 实际如何处理图像。

我们将打开这个黑匣子,看着每一步都发生在我们眼前。我们将了解作为“深度学习”基础的所有计算。

本文属于有关在 Excel 中实现机器学习和深度学习算法的系列文章。您可以在此 Kofi 链接中找到所有 Excel 文件。

Kofi 链接

1. 机器如何看待图像

1.1 检测图像中某些内容的两种方法

当我们尝试检测图片中的物体(例如猫)时,主要有两种方法:确定性方法和机器学习方法。让我们看看这两种方法如何用于识别图片中的猫的示例。

确定性方式是指手工编写规则。

确定性方式

例如,我们可以说一只猫有一张圆脸、两个三角形耳朵、一个身体、一条尾巴等。因此开发人员将完成定义规则的所有工作。

然后计算机运行所有这些规则,并给出相似度评分。

检测图片上的猫的确定性方法 — 图片由作者提供

机器学习方法意味着我们不自己编写规则。

机器学习方法

相反,我们给计算机提供了很多例子,有猫的图片和没有猫的图片。然后它会自己学习是什么让猫成为猫。

用于检测图片上的猫的机器学习方法 — 作者提供的图片(猫是由 AI 生成的)

这就是事情变得神秘的地方。

我们通常说机器会自己解决这个问题,但真正的问题是如何解决。

事实上,我们仍然需要告诉机器如何创建这些规则。规则应该是可以学习的。所以关键点是:我们如何定义将使用的规则类型?

1.2 理解图像是什么

首先,什么是图像?

决策树