科普帖：深度學習真的那麼難嗎？

OFweek安防網訊 今天，面對AI如此重要的江湖地位，深度學習作為重要的一個研究分支，幾乎出現在當下所有熱門的AI應用領域，其中包含語義理解、圖像識別、語音識別，自然語言處理等等，更有人認為當前的人工智慧等同於深度學習領域。

如果在這個人工智慧的時代，作為一個有理想抱負的程序員，或者學生、愛好者，不懂深度學習這個超熱的話題，似乎已經跟時代脫節了。

但是，深度學習對數學的要求，包括微積分、線性代數和概率論與數理統計等要求，讓大部分的有理想抱負青年踟躕前行。那麼問題來了，理解深度學習，到底需不需要這些知識？關子就不賣了，標題已經說明。

前段時間，編輯閑逛各大社區論壇，發現一篇非常適合初學者學習的深度學習的回復帖子，用風趣的白話和例子深入淺出的分析了深度學習的過程，非常通俗易懂。通過與在西門子從事人工智慧領域的楊安國老師溝通，獲得內容編輯授權，把內容重新整理修正，內容更加通俗易懂，希望人人都能夠理解深度學習。

關於深度學習，網上的資料很多，不過貌似大部分都不太適合初學者。楊老師總結了幾個原因：

1、深度學習確實需要一定的數學基礎。如果不用深入淺出地方法講，有些讀者就會有畏難的情緒，因而容易過早地放棄。

2、中國人或美國人寫的書籍或文章，普遍比較難一些。

深度學習所需要的數學基礎並沒有想像中的那麼難，只需要知道導數和相關的函數概念即可。高等數學也沒學過？很好，這篇文章其實是想讓文科生也能看懂，只需要學過初中數學就完全可以。

其實不必有畏難的情緒，比較推崇李書福的精神，在一次電視採訪中，李書福說：誰說中國人不能造汽車？造汽車有啥難的，不就是四個輪子加兩排沙發嘛。當然，他這個結論有失偏頗，不過精神可嘉。

導數是什麼？無非就是變化率。

比如：王小二今年賣了100頭豬，去年賣了90頭，前年賣了80頭。。。變化率或者增長率是什麼？每年增長10頭豬，多簡單。這裡需要注意有個時間變數---年。王小二賣豬的增長率是10頭/年，也就是說，導數是10。

函數y=f(x)=10x+30，這裡我們假設王小二第一年賣了30頭，以後每年增長10頭，x代表時間（年），y代表豬的頭數。

當然，這是增長率固定的情形，而現實生活中，很多時候，變化量也不是固定的，也就是說增長率不是恆定的。比如，函數可能是這樣: y=f(x)=5x2;+30，這裡x和y依然代表的是時間和頭數，不過增長率變了，怎麼算這個增長率，我們回頭再講。或者你乾脆記住幾個求導的公式也可以。

深度學習還有一個重要的數學概念：偏導數，偏導數的偏怎麼理解？偏頭疼的偏，還是我不讓你導，你偏要導？都不是，我們還以王小二賣豬為例，剛才我們講到，x變數是時間（年），可是賣出去的豬，不光跟時間有關啊，隨著業務的增長，王小二不僅擴大了養豬場，還雇了很多員工一起養豬。所以方程式又變了：y=f(x)=5x2;+8x + 35x +30

這裡x代表面積，x代表員工數，當然x還是時間。

上面我們講了，導數其實就是變化率，那麼偏導數是什麼？偏導數無非就是多個變數的時候，針對某個變數的變化率。在上面的公式里，如果針對x求偏導數，也就是說，員工對於豬的增長率貢獻有多大，或者說，隨著（每個）員工的增長，豬增加了多少，這裡等於35---每增加一個員工，就多賣出去35頭豬. 計算偏導數的時候，其他變數都可以看成常量，這點很重要，常量的變化率為0，所以導數為0，所以就剩對35x求導數，等於35. 對於x求偏導，也是類似的。

求偏導我們用一個符號表示：比如 y/ x就表示y對x求偏導。

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