[Neural Networks and Deep Learning] 1. Introduction to Deep Learning

bbirong·2022년 1월 3일
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Deep Learning

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출처: coursera https://www.coursera.org/learn/neural-networks-deep-learning


What is a Neural Network?

출처: https://research.aimultiple.com/wp-content/uploads/2017/08/neural-network.png

Every input layer feature is interconnected with every hidden layer feature.


Supervised Learning with Neural Networks

structured data : 데이터의 데이터베이스들. 각각의 데이터는 명확한 뜻을 정의.
unstructured data : raw audio, image 같이 이미지 또는 텍스트 내부에 있는 내용을 인식하고자 하는 데이터. 고유의 특성은 이미지의 픽셀 값이나 텍스트에서 개인의 단어가 될 수 있음.

unstructured data를 인식하는 것이 더 어려움.
딥러닝과 신경망의 발전에 따라 unstructured data 인식하는 것이 훨씬 좋아짐.

그러나 경제적 가치를 이끌어 온 상당 부분의 신경망 분야는 structured data.
예) 더 나은 광고 시스템, 수익 추천, 많은 기업들이 정확한 예측을 할 수 있도록 돕는 막대한 양의 데이터베이스들을 프로세싱.


Why is Deep Learning taking off?

강좌에서 m은 # of training examples 의미

Scale drives learning progress

시그모이드 함수에서 ReLU 함수로 변경하면서 gradient descent 알고리즘을 생성해 더 빨리 작용

  • 시그모이드 함수는 머신러닝에 적용시키는 경우 함수의 기울기가 0에 가까운 값이 됨 => 러닝 속도가 매우 느려짐. bc 기울기 강하(gradient descent) 도입하는 경우 기울기가 0이면 개체가 매우 느린 속도로 변하기 때문.

  • 반면에 Activation function으로 바꾸는 경우엔 신경망이 ReLU(Rectified Liner Unit) 함수를 적용시킴 => 기울기가 모든 양수에 대해 1이 됨 => 기울기가 0으로 줄어드는 확률 급격하게 감소


    알고리즘 변형을 통해 코딩이 더 빨리 작동할 수 있도록 환경 제공 => 결과적으로 더 큰 신경망을 트레이닝 가능

    빠른 계산이 중요한 또 다른 이유는 네트워크를 트레이닝시키는 과정이 매우 반복적이고 자주 신경망 구조에 대한 발상이나 아이디어가 있는 경우 이러한 발상을 코드화시켜, 그 발상을 바탕으로 실험을 하고, 실험을 통해 신경망이 얼마나 성능을 발휘하는지 확인하고, 다시 돌아가서 네트워크의 상세 내용을 바꾸고, 이러한 원형 프로세스를 계속 반복.
    새로운 네트워크가 트레이닝시키는데 오랜 시간이 소요되는 경우엔 이 원형 사이클이 진행되는 시간이 늘어나며 생산성은 큰 차이를 불러옴.

    빠른 산출은 실험한 내용에 대한 결과를 빨리 확인하는데 큰 도움. 신경망 분야 종사자들이나 리서치 부문 담당자들에게도 도움을 주면서 반복 업무를 더 빨리 가능케 하고 아이디어를 더 신속히 개선시킬 수 있게 되면서 전체적인 딥러닝 커뮤니티에 도움


Quiz

  1. What does the analogy “AI is the new electricity” refer to?
  • Similar to electricity starting about 100 years ago, AI is transforming multiple industries.

  1. Which of these are reasons for Deep Learning recently taking off? (Check the three options that apply.)
  • We have access to a lot more data.

  • Deep learning has resulted in significant improvements in important applications such as online advertising, speech recognition, and image recognition.

  • We have access to a lot more computational power.


  1. Recall this diagram of iterating over different ML ideas. Which of the statements below are true? (Check all that apply.)
  • Being able to try out ideas quickly allows deep learning engineers to iterate more quickly.
  • Faster computation can help speed up how long a team takes to iterate to a good idea.
  • Recent progress in deep learning algorithms has allowed us to train good models faster (even without changing the CPU/GPU hardware).

  1. When an experienced deep learning engineer works on a new problem, they can usually use insight from previous problems to train a good model on the first try, without needing to iterate multiple times through different models. True/False?
  • False
    ==> Finding the characteristics of a model is key to have good performance. Although experience can help, it requires multiple iterations to build a good model.

  1. Images for cat recognition is an example of “structured” data, because it is represented as a structured array in a computer. True/False?
  • False

  1. A demographic dataset with statistics on different cities' population, GDP per capita, economic growth is an example of “unstructured” data because it contains data coming from different sources. True/False?
  • False

  1. Why is an RNN (Recurrent Neural Network) used for machine translation, say translating English to French? (Check all that apply.)
  • It is applicable when the input/output is a sequence (e.g., a sequence of words).

  • It can be trained as a supervised learning problem.


  1. In this diagram which we hand-drew in lecture, what do the horizontal axis (x-axis) and vertical axis (y-axis) represent?

  • x-axis is the amount of data

  • y-axis (vertical axis) is the performance of the algorithm.


  1. Which one of these plots represents a ReLU activation function?


  1. Assuming the trends described in the previous question's figure are accurate (and hoping you got the axis labels right), which of the following are true? (Check all that apply.)

오답:

  • Decreasing the size of a neural network generally does not hurt an algorithm’s performance, and it may help significantly.
    ==> No. According to the trends in the figure above, big networks usually perform better than small networks.

  • Decreasing the training set size generally does not hurt an algorithm’s performance, and it may help significantly.
    ==> No. Bringing more data to a model is almost always beneficial.

답:

  • Increasing the training set size generally does not hurt an algorithm’s performance, and it may help significantly.

  • Increasing the size of a neural network generally does not hurt an algorithm’s performance, and it may help significantly.

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