前端工程师的 AI 实战课
柳博文
ABB 高级研发工程师,前阿里前端算法工程师
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前端工程师的 AI 实战课
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04|数学应用:数学知识如何作用于AI模型

你好,我是柳博文。
这节课我们进入理论结合实际应用的环节,如此多的模型理论、数学知识还有公式等,它们是如何结合应用到 AI 模型的训练和检测过程中的呢?
这节课,我就带你一起探索那些对 AI 领域至关重要,同时也是前端工程师触达 AI 技术所必需的数学基础。其中最核心的是矩阵运算、概率论、导数、几何图形和优化理论这五项,它们在目标检测乃至所有的 AI 模型里都是不可或缺的。
不过你不用担心这些内容太深奥,我们的重点是了解这些数学基础在 AI 模型训练里如何发挥作用。

知识概览

在几乎所有的 AI 模型,都绕不开这五部分的知识,它们分别是矩阵运算、概率论、导数、几何图形和优化理论
而在目标检测的模型训练和预测的过程中,这五部分也必不可少。
矩阵运算可以理解为输入数据的结构。
概率论体现在模型预测的准确率方面。
导数可能相对晦涩,它和用于训练模型的优化理论密切相关,我们后面慢慢展开。
最后因为课程涉及的 AI 数据图像,自然就会涉及图形学(具体指几何图形)。
那接下来我们就来展开看看这五个方面的具体作用。这里想说明,几何图形我会与矩阵运算进行结合讲解,导数会与优化理论进行结合讲解,因为它们是相辅相成的。
因为 AI 与数学知识密切相关,往往枯燥乏味,如果你想更加深入的学习 AI,深入到 AI 的底层架构,就需要学习到具体的数学知识。为此我准备了选学课程,这个课程中我将上面提及的五个方面的数学知识进行了整理并补充了一些基于 JavaScript 的实例,可以尝试选学。
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  • 总结

1. AI模型训练中的数学知识包括矩阵运算、概率论、导数、几何图形和优化理论,这些知识在目标检测和所有AI模型中都至关重要。 2. 矩阵运算在图像处理中起着重要作用,图像可以用矩阵表示,而卷积运算本质上就是矩阵的乘法,用于提取图像特征。 3. 模型训练的本质是让计算机能够像人脑一样思考,概率论贯穿在整个模型训练与预测的过程中,用于评估模型准确率和寻找更高的准确率。 4. AI模型本质是一个具有很多参数的大函数,能够根据输入给出一系列具有概率的输出,而训练模型就是让模型变得越来越聪明的过程。 5. 寻找更高的准确率需要使用导数和优化理论,导数与优化理论密切相关,用于调整模型参数以提高准确率。 6. 梯度下降是优化模型的关键方法,包括批梯度下降和随机梯度下降,它们在模型训练中起着重要作用。 7. 在模型训练过程中,梯度下降方法通过不断调整模型参数,使预测值和真实值不断接近,从而提高模型的准确率。 8. 了解数学基础在AI模型训练中的作用有助于更深入地理解AI的底层架构。 9. 矩阵运算在模型训练过程中用于卷积运算,提取图像特征,而概率论和导数则用于评估模型准确率和调整模型参数。 10. AI模型的训练过程需要不断被动接收信息的输入,让模型变得越来越聪明,而数学知识在这一过程中发挥着重要作用。

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