Главная › Лекции › 3Blue1Brown — Нейронные сети

Что такое нейронная сеть?

Лекция на примере распознавания рукописных цифр объясняет устройство простой нейронной сети, роль весов и смещений и связь слоёв.

3Blue1Brown⏱ 19 минОткрыть на YouTube ↗
Пройти весь тест — 6 вопросов →

Бесплатно, нужен вход через Google. Готовый тест не тратит часовой лимит.

О чём лекция

Распознать цифру на изображении человеку легко, даже если она написана неровно и состоит всего из 28 × 28 пикселей. Для компьютера задача сложнее: сеть должна превратить значения 784 пикселей в оценку для каждой из десяти цифр. Лекция разбирает простую полносвязную сеть: входной слой хранит яркость пикселей, выходной содержит по нейрону на цифру, а между ними расположены скрытые слои. Активация нейрона — число от нуля до единицы; более высокая активация на выходе означает, что сеть сильнее связывает изображение с соответствующей цифрой.

Чтобы объяснить переход между слоями, лектор рассматривает веса связей и смещения. Веса определяют, какие входные значения влияют на нейрон и с какой силой; их взвешенная сумма вместе со смещением проходит через сигмоиду и становится активацией. Слои могут, в качестве полезной интуиции, выделять признаки разного уровня: от пиксельных границ до частей цифр и целых образов. Однако это не гарантирует, что сеть действительно формирует именно такие понятные признаки.

Вся сеть сводится к последовательности матричных умножений, сложений векторов смещений и применения функции активации. В разобранном примере около 13 тысяч весов и смещений: обучение означает подобрать их значения по данным. Лекция сосредоточена на устройстве сети, а не на способе обучения; в заключении также упоминается, что в современных глубоких сетях вместо сигмоиды часто используют ReLU.

Ключевые идеи

Примеры вопросов

В нейронной сети для классификации изображения цифры входной слой получает данные изображения, а выходной слой представляет результат классификации. Какую роль в этой схеме занимают скрытые слои?

  1. AОни расположены между входом и выходом, а конкретный способ обработки данных в них нельзя определить только по их названию.
  2. BОни находятся после выходного слоя и проверяют, верно ли сеть назвала цифру.
  3. CОни передают данные изображения на выход без промежуточных вычислений.
  4. DОни принимают изображение вместо входного слоя и напрямую задают правильную цифру.
Показать ответ

Верный ответ: A. Скрытые слои — промежуточные части сети между входом и выходом; одно их название не раскрывает, как именно в них обрабатываются данные.

При распознавании цифр система обнаруживает отдельные элементы изображения: например, верхнюю петлю, правую линию и нижнюю петлю. Какой принцип позволяет ей различать цифры 9 и 8, если у обеих есть верхняя петля?

  1. AСопоставлять сочетания элементов: у 9 верхняя петля сочетается с правой линией, а у 8 — ещё и с нижней петлёй
  2. BСчитать, что наличие верхней петли всегда означает цифру 9
  3. CОпределять цифру исключительно по яркости фона
  4. DИгнорировать расположение элементов и учитывать только их общее число
Показать ответ

Верный ответ: A. Похожие отдельные элементы могут встречаться в разных цифрах, поэтому распознавание опирается на их сочетания и расположение.

Пройти весь тест — 6 вопросов →

Свой тест по любой лекции

Вставьте ссылку на видео — LearnReplay сделает тест на понимание.

Создать тест →