基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

随着计算机算力的不断增长,基于机器学习(神经网络)的方法成为了自然语言处理以及计算机图像识别的新范式。在自然语言处理方面,RNN、LSTM等方法能够有效提取语言之间的前后顺序和相互关系,在机器翻译、语言生成等任务取得了非常好的效果。在图像识别、图像检测等方面,CNN等方法能够有效提取图像之中的模式,刷新了传统图像识别方法的效果。

针对自然语言处理(NLP),最常用的是长短期记忆网络,通常被称为 LSTM,是一种特殊的 RNN,能够学习长期依赖性。LSTM 的关键是细胞状态,细胞状态有点像传送带。它贯穿整个链条,只有一些次要的线性作用。信息很容易以不变的方式流过。图示如下所示:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

根据常用数据集,通过编程实现,这里通常使用pytorch进行实现,部分代码如下所示:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

训练过程中,loss不断降低,如下图所示:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

可以看出啦,与RNN相比,LSTM的loss值更低,能够有效有效处理长序列等类型的数据,广泛应用在机器翻译,语言生成等方面的应用。

在图像处理方面,最常用的是卷积神经网络(CNN),它受到人类视觉神经系统的启发。能够有效的将大数据量的图片降维成小数据量、能够有效的保留图片特征,符合图片处理的原则。普通卷积神经网络如下所示:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

同样编程实现,部分代码如下所示:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

在训练过程中可以得到以下结果:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

可以看出,训练过程中,loss值不断下降,图像识别率不断上升,进一步对结果进行可视化,可以加深对卷积神经网络的理解。首先对卷积神经网络学习到的权重进行可视化,可以得到如下图像:

基于python的神经网络在图像识别和自然语言处理上的应用

不难看出,卷积神经网络能够准确识别出物体,并赋以较高的权重,以影响识别结果。目前卷积神经网络已广泛应用于图片分类、检索、目标定位检测等领域。

由以上结果可以看出,神经网络逐渐成为了人工智能的代名词,并在各个领域中取得良好的结果。

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