主要观点:
- 对机器学习基础知之甚少,传统神经网络虽在工程上成果显著,但基本原理仍不明。
- 尝试构建极简模型来理解机器学习,这些模型更易可视化,能揭示机器学习背后的本质现象。
- 机器学习看似在构建结构化机制,实则是从计算宇宙的典型复杂性中采样,找到行为与需求重叠的部分,其可能性是计算不可约性的结果。
- 机器学习问题是自适应进化的一个版本,与生物学进化有相似之处,都与计算不可约性有关。
- 传统神经网络结构可简化,如全连接神经网络可简化为网格神经网络,甚至可进一步简化为完全离散的系统,如基于细胞自动机的规则数组,且离散系统也能成功进行机器学习。
- 实际机器学习中,应思考如何不同地进行,以提高效率和通用性。
- 传统神经网络学习通常用反向传播等算法,而离散系统有更高效的学习方法,如通过逐步突变和构建变化图。
- 探讨了不同模型和设置下的机器学习,如规则数组、分层规则数组等,且这些模型能捕获神经网络的本质特征。
- 机器学习能学习多种函数,但实际的规则数组配置往往较混乱,最小解或自适应进化得到的解通常更随机且不易理解。
- 从科学角度看,机器学习模型结构简单,可可视化,其运作依赖计算不可约性,难以给出详细的机制解释,只有在计算可约性的小区域内才可能有人类可理解的解释。
关键信息:
- 介绍了传统神经网络的结构、训练过程及不同参数和激活函数的影响。
- 阐述了网格神经网络的简化拓扑结构及训练方法。
- 提出完全离散的系统,如基于细胞自动机的规则数组,可进行机器学习,并通过实例展示。
- 讨论了多向突变图在离散系统中的应用及优化学习过程的方法。
- 研究了不同模型和设置下能学习的函数类型及表示方法。
重要细节:
- 传统神经网络通过调整权重和偏差,根据损失函数进行训练,以逼近目标函数,训练过程中存在随机性,不同的随机种子会得到不同的网络和学习曲线。
- 网格神经网络每个神经元最多从两个其他神经元获取输入,其内部行为可直接可视化,训练方法与全连接网络类似。
- 基于细胞自动机的规则数组,每个细胞可选择不同的规则,通过逐步随机突变可找到满足特定目标的规则数组,不同的随机突变序列会导致不同的解。
- 优化学习过程可通过构建变化图,考虑多个突变的影响,避免陷入局部最小,传统神经网络利用连续权重的性质通过反向传播高效计算导数,离散系统也有类似的方法但更复杂。
- 不同模型和设置下,如分层规则数组、完全连接网络的离散类比等,都能展示机器学习风格的现象,且能学习各种函数,但实际的规则数组配置往往较复杂。
- 机器学习依赖计算不可约性,能找到“碰巧有效”的解,而不是结构化的解,在计算可约性的小区域内可能有人类可理解的解释。
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