浅析 Hinton 最近提出的 Capsule 计划

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最近一次更新 17-09-22 15:00 （按中国时间计）。修复了一些笔误，加入了更多关于无监督学习的介绍内容，使思路更完整；以及一两句关于 Capsule 实际效果的消息。

这有可能也是知乎上面分析介绍深度学习最为全面的文章之一。希望做物理的，做数学的，做生物的，做化学的，做计算机，包括做科幻的都能看的很开心。

Hinton 以“深度学习之父” 和 “神经网络先驱” 闻名于世，其对深度学习及神经网络的诸多核心算法和结构（包括“深度学习”这个名称本身，反向传播算法，受限玻尔兹曼机，深度置信网络，对比散度算法，ReLU激活单元，Dropout防止过拟合，以及深度学习早期在语音方面突破）做出了基础性的贡献。尽管已经将大半辈子的时间投入到神经网络之上，这位老人却丝毫没有想退休的意思。

Hinton 近几年以 “卷积神经网络有什么问题？” 为主题做了多场报道 [1] [2]，提出了他的 Capsule 计划。Hinton似乎毫不掩饰要推翻自己盼了30多年时间才建立起来的深度学习帝国的想法 [3]。他的这种精神也获得了同行李飞飞（ImageNet创始者）等人肯定 [4]。

Hinton 为什么突然想要推倒重来？这肯定不是出于巧合或者突然心血来潮，毕竟作为一个领域的先驱，质疑自己亲手建立的理论，不是谁都愿意做的事情。（试想一下，如果你到处做报告，说自己的领域有各种各样的问题，就算不会影响到自己，也让做这个领域的同行和靠这个领域吃饭的人不是很舒服）

说推倒重来有点过分，Hinton并没有否定一切，并且他的主要攻击目标是深度学习在计算机视觉方面的理论。但是从几次演讲来看，他的 Capsule 计划确实和以前的方法出入比较大。Hinton 演讲比较风趣，但是也存在思维跳跃，难度跨度太大等问题。这些问题在他的关于 Capsule 的报告中还是比较突出的。可以说仅仅看报告很难理解完全 Hinton 的想法。我这几天结合各类资料，整理了一下 Hinton 的思路和动机，和大家分享一下。

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Hinton 与神经网络

（以下用NN指代人工神经网络，CNN指代（深度）卷积神经网络，DNN指代深度神经网络）

要深入理解Hinton的想法，就必须了解神经网络发展的历史，这也几乎是Hinton的学术史。

人工智能才起步的时候，科学家们很自然的会有模拟人脑的想法（被称为连接主义），因为人脑是我们唯一知道的拥有高级智能的实体。

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