深度学习架构快速入门——卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN、生成对抗网络GAN、Transformer以及编码器-解码器
本文将简单地介绍卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、生成对抗网络（GAN）、Transformer以及编码器-解码器架构的深度学习架构。
这些网络和架构可以说是深度学习领域的基石，理解它们可以帮助大家建立起对深度学习工作原理的深入认识。
【视频教程戳下面的蓝字即可跳转到学习页面】
这才是科研人该学的！一口气学完自动驾驶八大算法-环境感知、目标检测、语义分割、强化学习、决策与控制算法！原理到实战，太通俗易懂了！机器学习|深度学习|计算机视觉
深度学习八大算法真不难！一口气学完CNN、RNN、GAN、GNN、DQN、Transformer、LSTM八大神经网络！机器学习|卷积神经网络|pytorch 【2025】这才是科研人该学的pytorch教程！通俗易懂，完全可以自学，7天带你构建神经网络，解决pytorch框架问题！深度学习|机器学习|人工智能
为了让大家可以更好的 学习深度学习神经网络，博主为大家准备了一些相关资料，包括深度学习神经网络从基础到进阶的学习资料，还有神经网络各种变体论文、代码，可以让大家更好的找到论文创新点。
卷积神经网络（CNN）
卷积神经网络（CNN）是一种人工神经网络，专门用于处理和分析具有网格状拓扑结构的数据，如图像和视频。
可以把CNN想象成一个多层过滤器，它处理图像以提取有意义的特征并做出预测。
CNN通过在图像上应用一系列过滤器来工作，逐步提取越来越复杂的特征。
最初的过滤器检测简单的特征，如边缘和线条，而后续的过滤器则检测更复杂的模式，如形状和数字。
CNN的层次主要分为三种：卷积层、池化层和全连接层。
卷积层：这些层将过滤器（也称为核）应用于图像。每个过滤器在图像上滑动，计算过滤器与其覆盖的像素之间的点积。这个过程会生成一个新的特征图，突出显示图像中的特定模式。使用不同的过滤器重复这个过程，会创建一组特征图，捕捉图像的不同方面。
池化层：池化层对特征图进行下采样操作，减少数据的空间维度，同时保留重要特征。这有助于降低计算复杂度并防止过拟合。最常见的池化类型是最大池化，它从像素的一个小邻域中选择最大值。
全连接层：这些层类似于传统神经网络中的层。它们将一层的每个神经元连接到下一层的每个神经元。卷积层和池化层的输出被展平并通过一个或多个全连接层传递，使网络能够做出最终预测，例如识别图像中的数字。
CNN是一种设计用于处理网格状数据（如图像）的神经网络。
它通过在图像上应用一系列过滤器或核来工作，逐步提取更复杂的特征，然后输出通过池化层以减少空间维度并防止过拟合，最后输出通过全连接层以做出最终预测。
循环神经网络（RNN）
循环神经网络（RNN）是一种人工神经网络，专门用于处理序列数据，如时间序列、语音和自然语言。
可以把RNN想象成一条传送带，一次处理一个信息元素，使其能够“记住”之前元素的信息，以预测下一个元素。
RNN通过一次处理序列中的每个单词来工作，并使用之前单词的信息来预测下一个单词。
RNN的关键组件是循环连接，它允许信息从一个时间步传递到下一个时间步。
循环连接是神经元内部的一个连接，用于“记住”之前时间步的信息。
RNN主要分为三个部分：输入层、循环层和输出层。
输入层：输入层在每个时间步接收信息，如序列中的一个单词。
循环层：循环层处理来自输入层的信息，使用循环连接来“记住”之前时间步的信息。循环层包含一组神经元，每个神经元都有一个指向自身的循环连接和一个指向当前时间步输入的连接。
输出层：输出层基于循环层处理的信息生成预测。在生成序列中下一个单词的情况下，输出层会预测序列中之前单词之后最可能出现的单词。
简单来说RNN是一种设计用于处理序列数据的神经网络，它一次处理一个信息元素，使用循环连接来“记住”之前元素的信息。
循环层使网络能够处理整个序列，使其非常适合语言翻译、语音识别和时间序列预测等任务。
生成对抗网络（GAN）
生成对抗网络（GAN）是一种深度学习架构，使用两个神经网络——生成器和判别器——来创建新的、逼真的数据。
可以把GAN想象成两位相互竞争的艺术家，一位创造假艺术品，另一位则试图区分真假艺术品。
GAN的目标是在各种领域（如图像、音频和文本）中生成高质量、逼真的数据样本。
生成器网络创建新样本，而判别器网络评估生成样本的真实性。
这两个网络以对抗的方式进行同时训练，生成器试图产生更逼真的样本，而判别器则变得更擅长检测假样本。
生成对抗网络（GANs）
生成对抗网络主要由两大组件构成：
生成器：生成器网络负责创造新样本，它以随机噪声向量作为输入，并生成输出样本，如图像或句子。
通过最小化衡量生成样本与真实数据之间差异的损失函数，生成器被训练以产生更逼真的样本。
判别器：判别器网络评估生成样本的真实性，它以样本作为输入，并输出一个概率值，指示该样本是真实还是伪造。
通过最大化衡量真实样本与生成样本概率之间差异的损失函数，判别器被训练以区分真实与伪造样本。
GANs的对抗性质源于生成器与判别器之间的竞争，生成器试图生成更逼真的样本以欺骗判别器，而判别器则试图提高其区分真实与伪造样本的能力。
这一过程持续进行，直到生成器能够产生高质量、逼真的数据，这些数据与真实数据难以区分。
GANs是一种深度学习架构，利用两个神经网络（生成器和判别器）来创造新的逼真数据。
生成器负责创造新样本，而判别器则评估其真实性。
这两个网络以对抗方式进行训练，生成器生成更逼真的样本，而判别器则提高检测伪造样本的能力。
GANs在图像和视频生成、音乐合成以及文本到图像的合成等多个领域均有应用。
Transformer模型
Transformer模型是一种在自然语言处理（NLP）任务中广泛使用的神经网络架构，如翻译、文本分类和问答等。
该模型由Vaswani等人在2017年的开创性论文《Attention Is All You Need》中提出。
Transformer模型是一种复杂的语言模型，它通过将文本拆分成更小的部分并分析它们之间的关系来处理文本，该模型可以对各种查询生成连贯且流畅的响应。
Transformer由多个重复模块（称为层）组成，每个层包含两个主要组件：
自注意力机制：自注意力机制允许模型分析输入文本中不同部分之间的关系。
它通过为输入序列中的每个单词分配一个权重来实现，该权重指示其与当前上下文的相关性，这使得模型能够关注重要单词，并降低不太相关单词的重要性。
前馈神经网络：前馈神经网络是多层感知器，用于处理自注意力机制的输出。它们负责学习输入文本中单词之间的复杂关系。
Transformer的关键创新在于使用自注意力机制，这使得模型能够高效地处理长文本序列，而无需昂贵的循环或卷积操作。这使得Transformer在计算上既高效又有效，适用于各种NLP任务。
简而言之，Transformer是一种强大的神经网络架构，专为自然语言处理任务而设计。
它通过自注意力机制将文本拆分成更小的部分并分析它们之间的关系，从而能够生成对各种查询的连贯且流畅的响应。
编码器-解码器架构
编码器-解码器架构在自然语言处理（NLP）任务中颇受欢迎。
它们常用于序列到序列的问题，如机器翻译，其目标是将一种语言（源语言）的输入文本转换为另一种语言（目标语言）的对应文本。
编码器-解码器架构就像是一位翻译，他听取一个人用外语说话，并同时将其翻译成听众的母语。
该架构由两个主要组件构成：
编码器：编码器按顺序处理输入序列（源文本），生成一个紧凑的表示，通常称为“上下文向量”或“上下文嵌入”。
该表示对输入序列进行总结，并包含有关其语法、语义和上下文的信息，根据特定任务和实现，编码器可以是循环神经网络（RNN）或Transformer。
解码器：解码器接受编码器生成的上下文向量，并逐个生成输出序列（目标文本）的元素。
解码器通常是一个循环神经网络或Transformer，与编码器类似。它基于前一个单词和上下文向量中包含的信息来预测目标序列中的下一个单词，从而生成输出序列。
在训练期间，解码器接收真实的目标序列，其目标是预测序列中的下一个单词。
在推理（模型生成响应时）期间，解码器接收到目前为止生成的文本，并使用它来预测下一个单词。
编码器-解码器架构是自然语言处理任务中常用的方法，特别适用于序列到序列的问题，如机器翻译。
该架构由编码器（处理输入序列并生成紧凑表示）和解码器（基于该表示生成输出序列）组成。
这使得模型能够将一种语言的输入文本翻译成另一种语言的对应文本。
Transformer的关键创新在于使用自注意力机制，这使得模型能够高效地处理长文本序列，而无需昂贵的循环或卷积操作。这使得Transformer在计算上既高效又有效，适用于各种NLP任务。
简而言之，Transformer是一种强大的神经网络架构，专为自然语言处理任务而设计。
它通过自注意力机制将文本拆分成更小的部分并分析它们之间的关系，从而能够生成对各种查询的连贯且流畅的响应。