Библиотека · CC BY-SA 4.0

Приключения Алисы в Странедифференцируемых чудес

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

Иллюстрация к книге

Выберите версию

Один и тот же текст на каждом уровне, на всех языках и во всех оформлениях, что здесь есть. Выберите, потом слушайте или скачивайте.

Слушать и смотреть

Тот же плеер, который продукт даёт для вашей книги: голос, рисунки по мере того, как они рисуются, текст.

Современный учебник о том, как на самом деле устроены нейросети: от тензоров и градиентов до трансформеров. Первые три главы закладывают основу: о чём книга, линейная алгебра и анализ, на которых работает сеть, градиентный спуск, что такое набор данных и функция потерь.

Это пробная часть: 3 из 13 (главы).

Из лекций

Парабола эф от дубль-вэ равно дубль-вэ в квадрате, точка при w = 3 с ошибкой 9 и касательная с наклоном 6; шаг к 3,01 поднимает ошибку до 9,0601, в шесть раз больше шага.
Обучение как поиск

Наклон w в квадрате при тройке

Вот эта идея на одной ручке и на числах, которые можно проверить. Пусть ошибка модели равна f(w) = w², а ручка стоит на w = 3, так что ошибка равна девяти.

Три сетки 5 на 6 стопкой; вторая выделена как икс два; одна клетка в строке 3, столбце 4 отмечена как икс два три четыре; затем столбцы со 2 по 4 этого листа заштрихованы как икс два, двоеточие, два двоеточие пять, полоска 5 на 3.
Нарезаем тензор ломтиками

Режем батч фотографий

Возьмём трёхмерный тензор X ∼ (a, b, c). Тогда Xᵢ — один срез формы (b, c): в нашем батче фотографий X₂ — вся вторая фотография, сетка 5 на 6 из 30 чисел. А Xᵢⱼₖ — один скаляр: X₂₃₄ — яркость пикселя в строке 3, столбце 4 второй фотографии, одна крошка батона.

Длинная полоса из миллиарда шагов, разбитая на восемь равных кусков по 125 миллионов, по-прежнему кубическая; затем данные, перемещающиеся между блоком памяти и блоком вычислений, медленная часть подписана «ограничено памятью», и шкала профилировщика.
Как растёт стоимость

Ещё два предела

Ещё два предела асимптотического мышления. Первый: наличие k процессоров совсем не меняет «О большое»: в лучшем случае оно делит время на k, постоянный множитель; восемь ядер превращают миллиард шагов в 125 миллионов на каждое, по-прежнему кубически по n.

Парабола (x − 3)² + 1 с низшей точкой в x = 3, где значение равно 1; затем перевёрнутая кривая −f с пиком в том же месте.
Скрытые размеры и первый шаг вниз по склону

Аргмин — это место

Теперь причина, по которой градиенты стоят всех этих хлопот: раздел 2.3, градиентный спуск. Задача — минимизировать функцию f(𝐱) при 𝐱 ∼ (d): 𝐱* = argmin f(𝐱). Как и аргмакс, аргмин означает «то значение x, которое даёт наименьшее возможное f».

Облако с подписью p(x, y) сыплет образцы в набор данных; затем показаны два провала: временная шкала, где облако дрейфует десятилетиями, и выборка, сгрудившаяся в одном углу облака рядом с автосалоном.
Учебный ландшафт и что такое набор данных

Один источник, честная выборка

Добавляется ещё одно предположение, и оно решающее: каждый пример — независимая и одинаково распределённая выборка, i.i.d., из некоторого неизвестного и, по сути, непознаваемого распределения вероятностей p(x, y). Звучит технически, но именно это придаёт задаче смысл.

Колоколообразная кривая с центром в 250 и разбросом 20, отмеченным с обеих сторон, подписанная «среднее f1» и «разброс f2», с дисперсией 400.
Предсказывать распределение вместо числа

Колоколообразная кривая для цены

Для регрессии, предсказания вещественного числа y ∈ ℝ, модель может выдавать два значения, f(x) ∼ (2), среднее и разброс гауссианы, колоколообразной кривой: p(y ∣ f(x)) = 𝒩(y ∣ f₁(x), f₂²(x)). Второй выход возводится в квадрат, чтобы дисперсия всегда была положительной.

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

Ваша трудная книга — так же

Загрузите учебник или любую сложную книгу. Первые пять минут бесплатно.

Загрузить книгу