式化,变成模型能“吃”的格式,例如图片被转换为像素矩阵。
模型是一个数学函数架构,它接收输入数据,经过一系列复杂的计算,产生输出。
神经网络是目前最主流、最强大的模型架构。它模仿人脑神经元网络,由大量相互连接的“神经元”(数学计算单元)组成层层网络。
算法是指导模型,如何从数据中学习的规则,最核心的是学习算法。算法会告诉模型“如何根据当前输出的错误,反过来调整你内部的参数,让你下次更准。”
如果把数据比喻成汽车的燃料,那模型就相当于汽车引擎,算法就是汽车的驾驶手册。
AI学习的过程通常称为训练,其数学本质就是优化。
第一步输入一条数据(如一张图片的像素矩阵),让它从模型的输入层开始,一层一层地向前计算,最终在输出层得到一个结果(如“74%的概率是狗”)。
这个过程是大量的加权求和(∑(权重 * 输入) + 偏置)和激活函数(引入非线性,如ReLU)计算的组合。
第二步将模型的预测结果,与真实答案,标签进行比较,通过一个损失函数计算出“差距”或“错误”有多大。例如交叉熵损失。AI学习的目标就是让这个“损失”值最小化。
第三步是学习的核心步骤。算法将计算出的损失,和误差从输出层开始,反向传播回网络的每一层。这个过程精确地计算出每个参数的权重和偏置,对最终误差应负多少“责任”。
第四步使用优化算法,最着名的是梯度下降,来调整所有参数。梯度指明了“如何微调参数,才能使损失下降得最快”。优化器就按照这个方向,以一个小步长学习率来更新所有参数。
新权重 = 旧权重 学习率 * 梯度。
第五步对训练数据集中的大量样本,重复以上步骤,成千上万甚至上百万次。每一次迭代,模型参数都被微调一点点,整个模型的预测,就变得更加准确一点。最终,损失被降到最低,AI模型就“学会”了。
简单来说,AI运算就是一个通过数据和算力,自动寻找最优数学函数的过程。
如此海量的矩阵运算,当然需要强大的算力支持。
AI算力服务器用得最多的就是GPU。
GPU是AI计算的基石,它拥有成千上万个核心,极其擅长并行处理海量的简单计算。例如矩阵乘法,速度要比CPU快了好几个数量级。
可以说没有GPU带来的算力革命,就没有现代AI人工智能的大爆发。
而李易实验室里的这台生物计算机,又和GPU的工作原理,和应用领域截然不同。
生物计算机的工作原理是,基于生物分子的相互作用,和反应进行计算,具有高度并行性和自适应性。
生物计算机适用于生物信息学、药物研发、基因测序等需要高效处理,生物数据的领域。
GPU则是采用并行处理架构,拥有大量计算核心,能够同时执行多个任务,适合处理大规模数据。
GPU被广泛应用于图形渲染、深度学习、科学模拟、数据分析等领域,处理需要大量并行计算的任务。
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第325章 AI运算原理[2/2页]