神经网络入门篇：神经网络的监督学习

神经网络的监督学习

关于神经网络也有很多的种类，考虑到它们的使用效果，有些使用起来恰到好处，但事实表明，到目前几乎所有由神经网络创造的经济价值，本质上都离不开一种叫做监督学习的机器学习类别，下面来举例看看。

在监督学习中你有一些输入\(x\)，想学习到一个函数来映射到一些输出\(y\)，比如之前提到的房价预测的例子，你只要输入有关房屋的一些特征，试着去输出或者估计价格\(y\)。也举一些其它的例子，来说明神经网络已经被高效应用到其它地方。

如今应用深度学习获利最多的一个领域，就是在线广告。这也许不是最鼓舞人心的，但真的很赚钱。具体就是通过在网站上输入一个广告的相关信息，因为也输入了用户的信息，于是网站就会考虑是否向我们展示广告。

神经网络已经非常擅长预测我们是否会点开这个广告，通过向用户展示最有可能点开的广告，这就是神经网络在很多家公司难以置信地提高获利的一种应用。因为有了这种向我们展示你最有可能点击的广告的能力，而这一点击的行为的改变会直接影响到一些大型的在线广告公司的收入。

计算机视觉在过去的几年里也取得了长足的进步，这也多亏了深度学习。我们可以输入一个图像，然后想输出一个索引，范围从1到1000来试着告诉我们这张照片，它可能是，比方说，1000个不同的图像中的任何一个，所以我们可能会选择用它来给照片打标签。

深度学习最近在语音识别方面的进步也是非常令人兴奋的，我们现在可以将音频片段输入神经网络，然后让它输出文本记录。得益于深度学习，机器翻译也有很大的发展。我们可以利用神经网络输入英语句子，接着输出一个中文句子。

在自动驾驶技术中，我们可以输入一幅图像，就好像一个信息雷达展示汽车前方有什么，据此，我们可以训练一个神经网络，来告诉汽车在马路上面具体的位置，这就是神经网络在自动驾驶系统中的一个关键成分。

那么深度学习系统已经可以创造如此多的价值，通过智能的选择，哪些作为哪些作为，来针对于你当前的问题，然后拟合监督学习部分，往往是一个更大的系统，比如自动驾驶。这表明神经网络类型的轻微不同，也可以产生不同的应用，比如说，应用到我们在上一个视频提到的房地产领域，我们不就使用了一个普遍标准神经网络架构吗？

也许对于房地产和在线广告来说可能是相对的标准一些的神经网络，正如我们之前见到的。对于图像应用，我们经常在神经网络上使用卷积（Convolutional Neural Network），通常缩写为CNN。对于序列数据，例如音频，有一个时间组件，随着时间的推移，音频被播放出来，所以音频是最自然的表现。作为一维时间序列（两种英文说法one-dimensional time series / temporal sequence）.对于序列数据，经常使用RNN，一种递归神经网络（Recurrent Neural Network），语言，英语和汉语字母表或单词都是逐个出现的，所以语言也是最自然的序列数据，因此更复杂的RNNs版本经常用于这些应用。

对于更复杂的应用比如自动驾驶，我们有一张图片，可能会显示更多的CNN卷积神经网络结构，其中的雷达信息是完全不同的，我们可能会有一个更定制的，或者一些更复杂的混合的神经网络结构。所以为了更具体地说明什么是标准的CNN和RNN结构，在文献中我们可能见过这样的图片，这是一个标准的神经网络。

下图是一个卷积神经网络的例子

下图是一个递归神经网络

递归神经网络(RNN)非常适合这种一维序列，数据可能是一个时间组成部分。

你们可能也听说过机器学习对于结构化数据和非结构化数据的应用，结构化数据意味着数据的基本数据库。例如在房价预测中，可能有一个数据库，有专门的几列数据告诉你卧室的大小和数量，这就是结构化数据。或预测用户是否会点击广告，可能会得到关于用户的信息，比如年龄以及关于广告的一些信息，然后对我们的预测分类标注，这就是结构化数据，意思是每个特征，比如说房屋大小卧室数量，或者是一个用户的年龄，都有一个很好的定义。

相反非结构化数据是指比如音频，原始音频或者想要识别的图像或文本中的内容。这里的特征可能是图像中的像素值或文本中的单个单词。

从历史经验上看，处理非结构化数据是很难的，与结构化数据比较，让计算机理解非结构化数据很难，而人类进化得非常善于理解音频信号和图像，文本是一个更近代的发明，但是人们真的很擅长解读非结构化数据。

神经网络的兴起就是这样最令人兴奋的事情之一，多亏了深度学习和神经网络，计算机现在能更好地解释非结构化数据，这是与几年前相比的结果，这为我们创造了机会。许多新的令人兴奋的应用被使用，语音识别、图像识别、自然语言文字处理，甚至可能比两三年前的还要多。因为人们天生就有本领去理解非结构化数据，你们可能听说了神经网络更多在媒体非结构化数据的成功，当神经网络识别了一只猫时，我们都知道那意味着什么。

但结果也表明，神经网络在许多短期经济价值的创造，也是基于结构化数据的。比如更好的广告系统、更好的利润建议，还有更好的处理大数据的能力。许多公司不得不根据神经网络做出准确的预测。

神经网络已经改变了监督学习，正创造着巨大的经济价值，事实证明，基本的神经网络背后的技术理念大部分都离我们不遥远，有的是几十年，那么为什么他们现在才刚刚起步，效果那么好，未完待续...