We review mathematical foundations of convolutional neural nets (CNNs) with the goals of: i) highlighting connections with techniques from statistics, signal processing, linear algebra, differential equations, and optimization, ii) demystifying underlying computations, and iii) identifying new types of applications. CNNs are powerful machine learning models that highlight features from grid data to make predictions (regression and classification). The grid data object can be represented as vectors (in 1D), matrices (in 2D), or tensors (in 3D or higher dimensions) and can incorporate multiple channels (thus providing high flexibility in the input data representation). For example, an image can be represented as a 2D grid data object that contains red, green, and blue (RBG) channels (each channel is a 2D matrix). Similarly, a video can be represented as a 3D grid data object (two spatial dimensions plus time) with RGB channels (each channel is a 3D tensor). CNNs highlight features from the grid data by performing convolution operations with different types of operators. The operators highlight different types of features (e.g., patterns, gradients, geometrical features) and are learned by using optimization techniques. In other words, CNNs seek to identify optimal operators that best map the input data to the output data. A common misconception is that CNNs are only capable of processing image or video data but their application scope is much wider; specifically, datasets encountered in diverse applications can be expressed as grid data. Here, we show how to apply CNNs to new types of applications such as optimal control, flow cytometry, multivariate process monitoring, and molecular simulations.


翻译:我们用以下目标来审查进化神经网(CNNs)的数学基础:(一) 突出与来自统计、信号处理、线性代数、差异方程和优化的技术之间的联系;(二) 解开基础计算,以及(三) 确定新的应用类型。CNN是强大的机器学习模型,突出网格数据特征,从网格数据到预测(回归和分类)。网格数据对象可以作为矢量(1D)、矩阵(2D)或电源(3D或3D以上层面),并可以包含多个渠道(因此投入数据表示的灵活性很高)。例如,图像可以作为包含红色、绿色和蓝色(RBG)通道的2D网格数据对象(每个频道是一个2D矩阵矩阵)。同样,视频也可以作为3D网格数据对象(两个空间维度加时间),RGB频道(每个频道为3DShoororor),CNN只能通过与不同类型的操作进行电网格数据模拟来显示网格数据的特征。操作者强调不同类型的应用程序(例如,绿色、绿色和蓝色(RISM)应用模式模式模式,通过最优化的数据显示数据输出,我们所学习的深度数据为最优化数据。

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
65+阅读 · 2021年1月28日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
71+阅读 · 2020年8月2日
2019年机器学习框架回顾
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月11日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
103+阅读 · 2019年10月9日
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
【推荐】RNN最新研究进展综述
机器学习研究会
25+阅读 · 2018年1月6日
【CNN】一文读懂卷积神经网络CNN
产业智能官
18+阅读 · 2018年1月2日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Arxiv
7+阅读 · 2020年5月25日
Simplifying Graph Convolutional Networks
Arxiv
12+阅读 · 2019年2月19日
Arxiv
3+阅读 · 2018年2月11日
VIP会员
相关资讯
19篇ICML2019论文摘录选读!
专知
28+阅读 · 2019年4月28日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
【NIPS2018】接收论文列表
专知
5+阅读 · 2018年9月10日
【推荐】RNN最新研究进展综述
机器学习研究会
25+阅读 · 2018年1月6日
【CNN】一文读懂卷积神经网络CNN
产业智能官
18+阅读 · 2018年1月2日
【推荐】卷积神经网络类间不平衡问题系统研究
机器学习研究会
6+阅读 · 2017年10月18日
可解释的CNN
CreateAMind
17+阅读 · 2017年10月5日
【推荐】免费书(草稿):数据科学的数学基础
机器学习研究会
20+阅读 · 2017年10月1日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员