我們前面介紹了線性模型跟基本的神經網路模型。
可能有的人會覺得我怎麼不放神經網路的圖,看數學式子看的很痛苦。
是的,我的確沒打算放圖。一來神經網路的圖在各大網站或是 google 上遍地都是我實在沒有必要再放一張,二來因為這個模型的核心根本不是哪些圖,那些圖只是幫助理解,理解之後就都是看數學式了,再回去看圖就太小兒科了。
神經網路的概念在於將多個模型串接起來,也就是前面提到的堆疊的概念。
堆疊的概念其實跟傳統的機器學習處理流程有點像。
機器學習的處理流程大概就跟做料理很像。
首先,你需要先買菜(蒐集資料),然後是備料(資料前處理)。備料的動作其實很不一樣,依據你要煮的料理(機器學習模型)是什麼而有所區別,該是切塊、切條、切絲,還是切丁(特徵離散化)?肉該不該先醃過(特徵轉換)?
如果你想呈現的是一道味道一體呈現的料理,而不是肉是肉、菜是菜,味道都各自獨立,你是不是該在一些烹調方式或是前處理上讓味道融為一體?(特徵正規化)(謎:又不是在吃沙拉,還味道各自分離。)
等料都備好了之後,就是重點的料理部份。料理方式要用煎煮炒炸哪一種(定義監督式、非監督式學習),然後整體的食譜(機器學習模型)是什麼?像是典型的紅酒燉牛肉就是經典食譜(很多人用的模型),當然你可以根據自己的喜好修改成自己的版本(改模型架構),不過大多數人怕失敗,所以都去找了電視上的或是名主廚的食譜(市面上常看到的套件,像 scikit-learn)。
料理好了之後就是要排盤(成果展現)啦!你總不可能紅酒燉牛肉做好之後整鍋端到餐桌上去,一定是要做些裝飾跟點綴(資料視覺化)。那些就是主廚(資料科學家或 AI 工程師)想要呈現給你的客人(通常是老闆)的東西,那除了嗅覺跟味覺,還有視覺上的效果。整體說來,需要營造的是一個氛圍或是體驗(老闆的感覺)。
身為一個主廚必須在各個小地方或是細節用心,才能拿到米其林指南推荐的殊榮(KDD 或 kaggle 競賽冠軍)。
好像有點離題了......
總之,這些步驟都是環環相扣的,而且需要從最前端串接到最後的。模型的堆疊也是做類似的事情,希望可以把前處理、料理等等步驟都串接起來成為一個模型,所以以往的機器學習 pipeline 就演化成神經網路模型了。
我們回到今天的主題來,像前面我們談過 SVM 是個很厲害的分類器,主要是引進了 kernel 讓這個模型可以做非線性的處理。
那麼 kernel 能不能被放到神經網路裡呢?
其實是可以的,應該說,有一種網路模型稱為 Radial basis function network(RBF network),他其實就很像是 Gaussian kernel SVM。
我們來看看前面的 kernel SVM 模型:
Gaussian kernel,或是稱 RBF function:
那麼 RBF network 是長什麼樣子呢?
示意圖的話是這樣:
你可以將 看成第一層,就是在計算兩個向量之間的距離,或是反過來說叫作相似度。
第二層則是做一個線性組合,這邊就很像神經網路的一層。
我們其實可以將上面的式子擴展成:
或是寫成:
我們可以將第二層變成一個神經網路的層,還包含有 activation function,所以這樣 kernel 也變成一層了。
RBF network 一開始是設計用來做函數內插的,就是有一些資料點 ,我希望可以由這些資料來幫我們找到一條平滑的函數,愈密集的地方是愈有可能是線經過的。
今天的部份就到這邊啦!