類神經網路由多個稱為神經元的互連節點構成,這些單元會以分層式結構排列。每個神經元會先接收來自其他神經元的輸入內容,待處理完畢後,再將輸出內容傳送至其他神經元。
神經元間的連結往往會有相關權重值,用來代表連結強度。訓練期間,類神經網路會調整這些權重值,以提升處理特定工作時的效能。
藉由這樣的學習過程,類神經網路能夠做出預測並辨識模式,因此逐漸在各種應用情境中獲得廣泛採用,包括圖像辨識、自然語言處理和機器翻譯等領域。
類神經網路往往會依據架構、訓練方式和用途分類,常見的類型包括:
- 前饋類神經網路:這種基本類神經網路會以線性模式處理資料,由輸入到輸出循序漸進,不會來回循環。前饋類神經網路通常用於簡單的工作,例如分類和迴歸。
- 循環類神經網路 (RNN):RNN 專為時間序列或自然語言等循序資料設計,這種類神經網路會使用回饋循環保留過去的輸入記錄,相當適合用來處理含有時間元件的資料。
- 卷積類神經網路 (CNN):CNN 經過特別設計,適用於有關圖像的工作。這種類神經網路會使用卷積層擷取圖像的特徵,進而辨識邊緣和形狀等模式。
- 生成對抗網路 (GAN):GAN 由產生器和鑑別器構成,這種類神經網路的運作方式是讓這兩個元件對抗。產生器會生成資料,鑑別器則可評估資料的真實性。
通常在生成圖像、影片和音訊時,兩者就會互相對抗,之後產生器即可生成更真實的資料。
與傳統電腦演算法相比,類神經網路擁有更多優點,包括:
- 適應能力:類神經網路能夠學習新資料並據此調整,因此比傳統演算法更有彈性,也更穩健可靠。
- 非線性關係檢測能力:類神經網路可以瞭解複雜的非線性資料關係,這是傳統演算法難以辦到的。
- 平行處理能力:類神經網路具備平行處理特性,可同時在多個處理器上運作,因此處理速度更快,效率也更高。
- 容錯能力:比起傳統演算法,類神經網路更加可靠,因為這類演算法不會受到雜訊和資料缺失的影響。
- 一般化能力:由於類神經網路能夠歸納未學習過的新資料,用途比傳統演算法更多樣化。
類神經網路適用於各種應用領域,包括:
- 圖片辨識:輕鬆辨識圖像中的物件,適合應用在自動駕駛汽車、社群媒體平台和醫療診斷領域。
- 自然語言處理 (NLP):類神經網路帶來機器翻譯、文字摘要和情緒分析功能,也是驅動 Google 翻譯與聊天機器人等工具的基礎。
- 金融模型建立:金融機構可善用類神經網路分析歷來金融資料,從中找出趨勢與模式,並據此考量適當的投資決策。
在這個領域中,類神經網路也能用來管理風險、偵測詐欺活動和最佳化投資組合。
這可幫助醫生做出更準確的診斷,據此制定貼近個別病患需求的治療方案。
此外,類神經網路也能協助處理多項相關工作,例如維持車道、主動定速巡航來保持車距,以及避免碰撞等。
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