通過(guò)上一篇文章《人工智能之機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）》，我們清楚地認(rèn)識(shí)到人工智能（AI）是一門(mén)科學(xué)，機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）是目前最主流的人工智能實(shí)現(xiàn)方法，而深度學(xué)習(xí)（DL）則是機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的一個(gè)分支，也是當(dāng)下最流行的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）的一種。

深度學(xué)習(xí)在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域是一個(gè)很熱的概念，經(jīng)過(guò)媒體和大V等炒作，這個(gè)概念變得近乎有些神話的感覺(jué)，下面讓我來(lái)慢慢揭開(kāi)深度學(xué)習(xí)的神秘面紗。＾＿＾

深度學(xué)習(xí)（DeepLearning）的概念由Hinton等人于2006年提出�；�于深度置信網(wǎng)絡(luò)（DBN）提出非監(jiān)督貪心逐層訓(xùn)練算法，為解決深層結(jié)構(gòu)相關(guān)的優(yōu)化難題帶來(lái)希望，隨后提出多層自動(dòng)編碼器深層結(jié)構(gòu)。此外Lecun等人提出的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是第一個(gè)真正多層結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)算法，它利用空間相對(duì)關(guān)系減少參數(shù)數(shù)目以提高訓(xùn)練性能。

那么究竟什么是深度學(xué)習(xí)呢？

深度學(xué)習(xí)（DL）是機(jī)器學(xué)習(xí)中一種基于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表征學(xué)習(xí)的方法，是一種能夠模擬出人腦的神經(jīng)結(jié)構(gòu)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法。深度學(xué)習(xí)的概念源于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN（Artificial Neural Network）是從信息處理角度對(duì)人腦神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抽象，建立某種簡(jiǎn)單模型，按不同的連接方式組成不同的網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱(chēng)為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)或類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。因此，深度學(xué)習(xí)又叫深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)DNN（Deep Neural Networks），是從之前的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)ANN模型發(fā)展而來(lái)的。

深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)研究中的一個(gè)新領(lǐng)域，其動(dòng)機(jī)在于建立、模擬人腦進(jìn)行分析學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它模仿人腦的機(jī)制來(lái)解釋數(shù)據(jù)，比如圖像，聲音和文本等。深度學(xué)習(xí)，能讓計(jì)算機(jī)具有人一樣的智慧，其發(fā)展前景必定是無(wú)限的。

同機(jī)器學(xué)習(xí)方法一樣，深度機(jī)器學(xué)習(xí)方法也有監(jiān)督學(xué)習(xí)與無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)之分．不同的學(xué)習(xí)框架下建立的學(xué)習(xí)模型很是不同．例如，卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Convolutionalneural networks，簡(jiǎn)稱(chēng)CNNs）就是一種深度的監(jiān)督學(xué)習(xí)下的機(jī)器學(xué)習(xí)模型，而深度置信網(wǎng)（DeepBelief Nets，簡(jiǎn)稱(chēng)DBNs）就是一種無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)下的機(jī)器學(xué)習(xí)模型。

深度學(xué)習(xí)所涉及的技術(shù)主要有：線性代數(shù)、概率和信息論、欠擬合、過(guò)擬合、正則化、最大似然估計(jì)和貝葉斯統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)梯度下降、監(jiān)督學(xué)習(xí)和無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)、深度前饋網(wǎng)絡(luò)、代價(jià)函數(shù)和反向傳播、正則化、稀疏編碼和dropout、自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度堆疊網(wǎng)絡(luò)、LSTM長(zhǎng)短時(shí)記憶、主成分分析、正則自動(dòng)編碼器、表征學(xué)習(xí)、蒙特卡洛、受限波茲曼機(jī)、深度置信網(wǎng)絡(luò)、softmax回歸、決策樹(shù)和聚類(lèi)算法、KNN和SVM、生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)和有向生成網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺(jué)和圖像識(shí)別、自然語(yǔ)言處理、語(yǔ)音識(shí)別和機(jī)器翻譯、有限馬爾科夫、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、梯度策略算法和增強(qiáng)學(xué)習(xí)（Q－learning）等等。

討論深度學(xué)習(xí)，肯定會(huì)講到“深度（Depth）”一詞，“深度”即層數(shù)。從一個(gè)輸入中產(chǎn)生一個(gè)輸出所涉及的計(jì)算可以通過(guò)一個(gè)流向圖（flowgraph）來(lái)表示：流向圖是一種能夠表示計(jì)算的圖，在這種圖中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)基本的計(jì)算以及一個(gè)計(jì)算的值，計(jì)算的結(jié)果被應(yīng)用到這個(gè)節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)的值�？紤]這樣一個(gè)計(jì)算集合，它可以被允許在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)和可能的圖結(jié)構(gòu)中，并定義了一個(gè)函數(shù)族。輸入節(jié)點(diǎn)沒(méi)有父節(jié)點(diǎn)，輸出節(jié)點(diǎn)沒(méi)有子節(jié)點(diǎn)。這種流向圖的一個(gè)特別屬性是深度（depth）：從一個(gè)輸入到一個(gè)輸出的最長(zhǎng)路徑的長(zhǎng)度。

深度超過(guò)8層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)才叫深度學(xué)習(xí)。含多個(gè)隱層的多層學(xué)習(xí)模型是深度學(xué)習(xí)的架構(gòu)。深度學(xué)習(xí)可以通過(guò)組合低層特征形成更加抽象的高層表示屬性類(lèi)別或特征，以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式特征表示。

深度學(xué)習(xí)的”深度“是指從”輸入層“到”輸出層“所經(jīng)歷層次的數(shù)目，即”隱藏層“的層數(shù)，層數(shù)越多，深度也越深。所以越是復(fù)雜的選擇問(wèn)題，越需要深度的層次多。除了層數(shù)多外，每層”神經(jīng)元“－黃色小圓圈的數(shù)目也要多。例如，AlphaGo的策略網(wǎng)絡(luò)是13層，每一層的神經(jīng)元數(shù)量為192個(gè)。

深度學(xué)習(xí)可通過(guò)學(xué)習(xí)一種深層非線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜函數(shù)逼近，表征輸入數(shù)據(jù)分布式表示，并展現(xiàn)了強(qiáng)大的從少數(shù)樣本集中學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)集本質(zhì)特征的能力。多層的好處是可以用較少的參數(shù)表示復(fù)雜的函數(shù)。

深度學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)，是通過(guò)構(gòu)建具有很多隱層的機(jī)器學(xué)習(xí)模型和海量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，來(lái)學(xué)習(xí)更有用的特征，從而最終提升分類(lèi)或預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。因此，“深度模型”是手段，“特征學(xué)習(xí)”是目的。深度學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)了模型結(jié)構(gòu)的深度，突出了特征學(xué)習(xí)的重要性，通過(guò)逐層特征變換，將樣本在原空間的特征表示變換到一個(gè)新特征空間，從而使分類(lèi)或預(yù)測(cè)更加容易。與人工規(guī)則構(gòu)造特征的方法相比，利用大數(shù)據(jù)來(lái)學(xué)習(xí)特征，更能夠刻畫(huà)數(shù)據(jù)的豐富內(nèi)在信息。