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深度学习包含多种算法和模型，广泛应用于图像处理、自然语言处理、语音识别等领域。以下是主要分类及代表性算法：
一、基础神经网络
- 多层感知机（MLP）
- 最简单的深度学习模型，由多个全连接层组成，用于分类和回归任务。
二、卷积神经网络（CNN）
用于处理网格状数据（如图像、视频）：
- 经典模型
- LeNet：早期手写数字识别模型。
- AlexNet：引入ReLU和Dropout，推动深度学习复兴。
- VGGNet：通过堆叠小卷积核提升性能。
- ResNet：残差连接解决深层网络梯度消失问题。
- Inception：多尺度卷积并行处理（如GoogLeNet）。
- 应用扩展
- 目标检测：Faster R-CNN、YOLO、SSD。
- 图像分割：U-Net、Mask R-CNN。
三、循环神经网络（RNN）
处理序列数据（如文本、时间序列）：
- 基础RNN
- 通过循环结构捕捉时序依赖，但存在梯度消失问题。
- 改进变体
- LSTM：门控机制缓解长程依赖问题。
- GRU：简化版LSTM，计算效率更高。
- Bi-RNN：双向处理序列（如Bi-LSTM）。
- 应用模型
- Seq2Seq：机器翻译（如编码器-解码器结构）。
- Attention机制：提升长序列建模能力（如Transformer的基础）。
四、Transformer 模型
基于自注意力机制，替代RNN处理序列：
- 核心架构
- Multi-Head Attention：并行捕捉不同位置关系。
- 位置编码：注入序列位置信息。
- 衍生模型
- BERT：双向预训练模型，适用于NLP任务。
- GPT系列：自回归生成模型（如GPT-3、ChatGPT）。
- ViT：将Transformer应用于图像分类。
五、生成模型
学习数据分布并生成新样本：
- 生成对抗网络（GAN）
- 生成器与判别器对抗训练，用于图像生成、风格迁移。
- 变体：DCGAN、CycleGAN、StyleGAN。
- 变分自编码器（VAE）
- 通过概率编码-解码生成数据，支持隐空间插值。
- 扩散模型（Diffusion Models）
- 逐步去噪生成样本（如Stable Diffusion、DALL·E）。
六、无监督/自监督学习
- 自编码器（Autoencoder）
- 压缩与重建数据，用于降维或去噪。
- 对比学习（Contrastive Learning）
- 如SimCLR、MoCo，通过样本对比学习特征表示。
七、强化学习与深度强化学习（DRL）
- 价值函数方法
- DQN：结合Q-Learning与深度网络。
- 策略梯度方法
- REINFORCE、PPO：直接优化策略。
- Actor-Critic
- 结合价值函数与策略梯度（如A3C）。
八、图神经网络（GNN）
处理图结构数据（社交网络、分子结构）：
- 经典模型
- GCN：图卷积网络。
- GAT：引入注意力机制。
- GraphSAGE：归纳式学习节点特征。
九、其他高级模型
- 元学习（Meta-Learning）
- 学习如何快速适应新任务（如MAML）。
- 神经架构搜索（NAS）
- 自动设计网络结构（如EfficientNet）。
十、应用领域
- 计算机视觉：图像分类、目标检测、人脸识别。
- 自然语言处理：机器翻译、文本生成、情感分析。
- 语音处理：语音识别、合成。
- 推荐系统：个性化推荐。
- 科学计算：蛋白质结构预测（如AlphaFold）。
发展趋势
- 大模型：参数规模持续增长（如GPT-4、PaLM）。
- 多模态融合：同时处理文本、图像、语音（如CLIP）。
- 轻量化：模型压缩与部署（如MobileNet、知识蒸馏）。