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Приключения Алисы в Странедифференцируемых чудес

Alice's Adventures in a Differentiable Wonderland, Volume I: A Tour of the Land

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Современный учебник о том, как на самом деле устроены нейросети: от тензоров и градиентов до трансформеров. Глава 6 показывает, как программа сама находит свои градиенты: автоматическое дифференцирование, обратный проход, на котором обучается любая модель.

Это пробная часть: 1 из 13 (главы).

Из лекций

Dos cuadrículas una junto a otra: a la izquierda una de 2 por 3 rotulada jacobiano de entrada, a la derecha una de 2 por 6 rotulada jacobiano de los pesos, cada una con sus filas marcadas como salidas.
Un programa hecho de pasos pequeños

Los dos jacobianos de una capa

Lo único que se supone de cada primitiva es que sabemos calcular sus derivadas parciales respecto de sus dos argumentos. La primera es el jacobiano de entrada, ∂ₓ[f(𝐱, 𝐰)] ∼ (c′, c): cómo se mueve cada salida cuando se empuja cada entrada.

Dos cajas primitivas f1 y f2 en fila; luego una cuadrícula de 2 por 4 por una de 4 por 3 es igual a una de 2 por 3, con las formas rotuladas 2×4, 4×3 y 2×3.
Tres formas de obtener una derivada

La regla de la cadena como producto de tablas

Ahora, la tercera forma, partiendo de la regla de la cadena. Tome dos primitivas seguidas, 𝐡 = f₁(𝐱), 𝐲 = f₂(𝐡). La regla de la cadena de los jacobianos dice ∂ₓ𝐲 = ∂_𝐡𝐲 · ∂ₓ𝐡.

La cadena 2, por 3, por 5 da 6 y 30; luego flechas rojas vuelven desde el final llevando 1, 5 y 15, y entregan los gradientes 6 para w2 y 10 para w1.
Darle la vuelta a la cadena

Hacia atrás en la calculadora

Retome la cadena de la calculadora de la parte anterior: x es 2, multiplicado por w₁ igual a 3, y luego por w₂ igual a 5. Ejecútela hacia delante y anote lo que ve: 6 tras el primer paso, 30 tras el segundo. Ahora empiece hacia atrás con h̃ igual a 1.

Una columna v con 1 y menos 1 por una fila x con 1 y 2 forma una tabla de 2 por 2 con filas 1, 2 y menos 1, menos 2, cada valor v i por x j.
El paso hacia atrás de una capa

El VJP de los pesos es un producto exterior

El VJP de los pesos resulta ser un producto exterior, sin ningún tensor de rango 3: vjp_f,𝐰(𝐯) = 𝐯𝐱ᵀ. El producto exterior de dos vectores es la tabla cuyo valor en la fila i y la columna j es el i-ésimo valor del primero por el j-ésimo valor del segundo.

La sigmoide en forma de S subiendo de 0 a 1 y, debajo, su derivada como una joroba baja con el máximo de 0,25 en s igual a 0.
Los marcos de trabajo, y por qué gana la ReLU

La pendiente de la sigmoide tiene su máximo en un cuarto

Ahora la sigmoide, la curva en forma de S, σ(s), que fue popular en el pasado como versión suave de la función escalón. Su derivada es σ′(s) = σ(s)(1 − σ(s)). Dicho con palabras: la pendiente es el valor por lo que le falta para llegar a 1.

Tres cajas con las etiquetas ReLU, ReLU2 y ReLU3, cada una con una flecha hacia el valor que devuelve su pasada hacia atrás en cero: 0, 1 y 0,5.
La esquina de la ReLU

La misma función, tres respuestas

La historia completa es más delicada. Para funciones que no son convexas, puede no existir ningún subgradiente, y se recurre a generalizaciones que relajan la definición a un pequeño entorno de x, como el subdiferencial de Clarke.

Как это сделано

Примеры для: a curious adult with school maths who uses AI apps every day; add one modern instance per idea, such as how a chat assistant or a phone's photo app is trained

Источник

Лекции пересказывают с английского оригинала книгу arXiv 2404.17625 (version 3, 2025), автор — Симоне Скардапане; книга вышла под открытой лицензией, которая разрешает пересказ и перевод. Пересказ, рисунки и голос сделаны ИИ и сверены с книгой второй моделью. Как используется ИИ.

Лекции — переработка оригинала и распространяются под той же лицензией: их можно свободно распространять и перерабатывать с указанием автора и ссылкой на эту страницу: CC BY-SA 4.0

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