news 2026/11/4 2:07:38

6. 机器学习与特征

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张小明

前端开发工程师

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6. 机器学习与特征

1. 回首过往

第三章中,看似学了很多,其实就是学了一个nn.linear,其他的都可以记不住,只需要记住这个nn.linear。

第四章中,一张图片的格式(3,224,224),它是如何变成一个分类的输出

2. 特征提取

2.1 特征提取器的理解

所谓的深度学习,就是把输入转为一个高维的向量,某种意义上来说,可以理解为我们其实是在编码或者压缩而已

之后,我们用提取到的特征去做其他的事,比如分类、回归

2.2.我们的目的

那么我们的目的就是如何更好的提取出特征

2.3.模型提取出的特征到底是什么(或者说代表什么)

可能与我们的任务有关

比如在上面这个分类任务中,如果我们给上面label为0,下面为1。

那么模型很可能会提取到关于颜色的特征

如果左右分,那么模型就会提取到形状相关的特征

模型要学到什么,由我们的标签来决定,这就叫做有监督学习

3.无监督学习

3.1.无监督学习的意义

无监督学习,一般指我们只有数据,没有标签

大部分的数据是没有标签的

人工标注数据一般都是0.5元一张

我们要想办法把这些没有标签的数据运用起来

3.2.无监督学习的方法

机器学习:

降维:PCA(主成分分析)

聚类

深度学习:

生成对抗网络 (GAN)

自监督学习:拿自己的一部分作为标签,比如对比学习和生成式子监督。

3.3.无监督的深层原理

以人类婴儿的眼光,并没有什么有标签数据,只是单纯将相同的物体放在一块

比如我们并没有给狗打上标签,或者给猫打上标签,但是我们自然的分辨出了它们

而机器其实也可以做到这样的事情,不需要标签,去让相同的类的特征离得更近

让图片通过模型,然后将狗与狗放得更近,将猫与猫放得更近

这就出现了一个有意思的问题,为什么我们可以这样分,而我们又没有标签

3.4.对比学习:让自己和自己靠得更近

自己和自己一定是同一类,将原图和增广图作为同类数据

如果说模型能做到,将原图和增广图中相同的物品放在一块,一个很烂的模型是做不到的,要做到这样的任务,模型就必须拥有某种提取特征的能力

能够分辨出自己和自己是同一类,这本身就是一种能力

如果能让自己和自己的距离更近,说明模型肯定有这个能力去提取特征

所以如何让没有标签的数据被模型利用上,其实就是创建了一个自己预测自己的任务,让模型有前进的方向

3.5.GAN(生成对抗网络)

在GAN中有两个敌对方,生成器和判别器

生成器负责生成假图片来骗过判别器

判别器负责识别出假图片

一开始判别器可能很垃圾,随着训练,判别器越来越好,导致生成器也必须提升,然后生成器效果的提升又倒逼判别器的提升

生成器与判别器成长的动力就是ACC,ACC太低时会刺激判别器的能力提升,之后ACC提升,刺激生成器的能力提升,导致ACC下降,又以此循环。这两部分是相互对抗的,这就是生成对抗网络。

3.6.cycle-gan

我们有一个生成任务对应的二次元图片的任务,我们先只要求生成二次元图片

之后我们要求图片能够还原回去,来确保相像

并且神经网络是很懒的,它只会找最近的点去映射

3.7.生成式自监督

3.7.1 图片里的自监督

一份文件进行压缩成为压缩包,又进行解压成为文件

其中肯定不是乱压缩还原就可以做到的,要遵守某种协议

这和深度学习中的特定任务也有相似之处

比如我们让图片经过模型成为一个一维向量,又通过这个一维向量还原出图片

那么这个模型肯定不是一个乱七八糟的模型,而是一个非常强大的模型

前半部分模型被称为encoder,后半部分被称为decoder

整个过程被称为autoencoder

如果模型是随机的,他肯定不能对所以图片做到这一点,

如果能对所有图片做到这一点,肯定是好模型

原理来自何凯明的论文

只用经过masked的图片就基本可以做到还原

还有一种方法,以灰度图预测原图,能做到这样的事的模型肯定也特别强

3.7.2 文字里的自监督

如果模型能够把被遮住的字还原出来,那也肯定是个好模型

用这种方法训练模型,那么数据来源几乎是无穷无尽的,随便找一段话,打上掩码就可以丢进去训练。

4.无监督后干什么

4.1 预训练与微调

把经过无监督学习后的有特征提取能力的好模型,配上一个分类头就可以进行分类任务,还有一些其他的任务统称为下游任务,把经过预训练之后的模型拿来用就是微调。

所以预训练是非常重要的,gpt中的p就是pretrain


上一节中使用半监督模型最多可能达到62的ACC,而使用预训练模型可以达到82的ACC

李哥的奇思妙想,用encoder做加密,decoder做解密

4.2 特征分离

一个很有趣的融合,将梵高的作画风格与摄影照片的内容相结合,生成了一张很奇特的图片

这里面的风格和内容是如何区分的呢?

大佬们没有给出理由,只给出了结果

所以要明确一点就是,AI不是在学人类,AI只是在玩特征

深度学习所有内容包括大模型都是在玩特征,包括大模型,里面也是一群特征在流动

5. 总结

我们学了如何用没有标签的数据给模型编一个训练目标,去训练一个能够提取图片等特征的模型

拿到这个模型之后就可以用来干很多其他的事了,分类、回归等下游任务都可以

要学习大佬们的巧妙设计来约束模型,以训练它们的能力

ps.

stable diffusion 不停的生成一个噪声加入图片,最终图片完全变成噪声,之后再还原图片,原理和自编码器那里也有相似之处。

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