深度學習:預訓練、autoencoder 與 PCA|台大林軒田 機器學習技法 第 13 堂
網路疊深之後,每一層只要做一點事,但結構、模型複雜度、最佳化與計算量都變難。這堂課挑初始化與正則化兩件事來講:用 d—d̃—d 的 autoencoder 一層一層預訓練權重,讓每一層先學會保留資訊的編碼;在輸入加人工雜訊訓練,當成一種正則化;最後把 autoencoder 換成線性的,推出最佳的 W 就是 XᵀX 最大的 d̃ 個 eigenvector,資料先減平均就是 PCA。
網路疊深之後,每一層只要做一點事,但結構、模型複雜度、最佳化與計算量都變難。這堂課挑初始化與正則化兩件事來講:用 d—d̃—d 的 autoencoder 一層一層預訓練權重,讓每一層先學會保留資訊的編碼;在輸入加人工雜訊訓練,當成一種正則化;最後把 autoencoder 換成線性的,推出最佳的 W 就是 XᵀX 最大的 d̃ 個 eigenvector,資料先減平均就是 PCA。
前半堂用 Jensen 不等式替對數概似造出下界 ELBO,把 Q 取成後驗機率讓下界在目前參數緊貼,推出每一輪 EM 都不會讓概似下降,套回高斯混合就得到上一堂的加權平均公式。後半堂把 PCA 寫成在單位向量上最大化 uᵀΣu,答案是共變異數矩陣最大特徵值對應的特徵向量。
HW3 分三塊:程式作業要你用頂點枚舉寫出 LP 求解器,再在上面疊 branch and bound 解整數規劃,外加三題文字建模;書面四題分別是整數規劃手算、Amazon 送貨路線的倫理、PCA 的 SVD 計算,以及證明 Laplace 先驗等價 L1。截止日是 10/1,本文只講結構和需要的概念,不給解答。
07-380 Lec7 把 PCA 放進「低秩最佳化」的框架:找一個 rank 不超過 r 的矩陣去逼近原資料。對單位向量 v,每個點的重建誤差等於 ‖x‖² 減去投影長度的平方,所以最小化重建誤差和最大化投影變異數是同一個問題;用 Lagrange 乘數解出來,答案是共變異數矩陣的特徵向量,也可以直接從 SVD 的 V 讀出。課站把 LoRA 論文列為延伸閱讀,它的 ΔW = BA 就是同一個低秩想法用在權重更新上。
HW5 的 Problem 3–4 把手寫數字丟給三種不看標籤的方法:K-means 用 10 個平均影像代表整批資料,HAC 用合併樹給出任意群數,PCA 用幾個連續方向壓縮影像。三者都在回答「用少量東西描述資料,誤差多大」,作業要你把它們的目標函數與重建誤差放在一起比。
最後一份 written 作業把 ensemble、clustering、representation 與 recommendation 並列,驗收你能否按問題結構選學習典範。