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深度學習實作上的

各種卡關
政治⼤學應⽤數學系 蔡炎⿓
about me
政治⼤學應⽤數學系副教授
政治⼤學「數理資訊學程」召集⼈
美國爾灣加州⼤學數學博⼠
上個世紀開始研究神經網路
深度學習的理論並不是太複雜, ⽽
現在⼜有 Keras 等⽅便⼯具可以讓
你把時間花在思考解決問題的⽅式,
⽽不是花很多時間學習、撰寫程式。
可是當你實作時, 會發現有種種卡
關、有不少⼩問題要克服。
好消息是...
這也讓電腦無法完全
取代我們的⼯作!
深度學習就是學個函數
f輸⼊ 輸出
把我們想要問的問題, 化成函數。
関数や微分積分を勉強することに
よってものの考え⽅や論理の進め⽅
を学び、それによって正しい判断を
する⼒を⾝につけることができる。
“
”《先に⽣まれただけの僕 第三話》
f(⽇期 x) = 某股票 x 當天的收盤價 
[例⼦] 股票點數預測
這可能不是最好的描述法。也許我們比
較想要⽤用之前的情況預測我們的想知道
的那天。也就類似是上⾯面這樣的函數。
假設我們把⼈分成若⼲型, 例如 9 型 (九型⼈
格), 16 型 (Myers-Briggs) 等等。於是我們想
看這是哪⼀型的⼈, 就是找這個函數:
[例⼦] 你是那種類型的⼈?
你怎麼「輸入」⼀一個⼈人呢? 在此例例通常
是經過⼼心理理測驗, 得到⼀一串串數字, 那些
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f(某⼈ x) = x 這個⼈的⼈格類型 
f(x, y) = x, y 這兩個⼈的速配指數 
[例⼦] 速配指數
我們再度碰到要把⼈人變成⼀一串串描述他的
數字。很多可以⽤用, 比如星座、⾎血型、
興趣、學歷等等我們都可想辦法轉數字。
f( ) = 6
[例⼦] 圖形辨識
其實這裡有兩兩個問題要討論:
1. 輸入圖形很⼤大的時候呢?
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28x28
暗⿊魔法
Hidden Layer Output LayerInput Layer
碩⼠論⽂就做神經網路,
結果覺得這沒有⽤數學的
話, 這⿊盒⼦不開不知在
做什麼。
於是決定博⼠念純數學。
⼗年前開始在政⼤主持數
理資訊學程, ⽤現代的術語,
就是帶同學⽤ Python 做
數據分析。
本⾝研究主題還是純數學。
有點困擾的是正課、研究、
帶研究⽣、帶數理資訊學
程同學寫程式, 基本上是完
全分開的。
2016 年 5 ⽉的
TWSIAM, 聽台⼤李宏
毅⽼師介紹 Deep
Learning, 覺得很有意
思, 開始投⼊研究。
神經網路的基本概念
標準 NN CNN RNN
Reinforcement Learning GAN
VAE
Capsule
?
重要的深度學習架構
標準的 Neural Network
每個神經元動作基本上是⼀樣的!
每個神經元就是接受
若⼲個輸⼊, 然後送出
⼀個輸出。
輸⼊做 weighted sum。
wi xi
i =1
3
∑
加上 bias
wi xi
i =1
3
∑ + b
再 apply activation
function 即為輸出。
ϕ( wi xi
i =1
3
∑ + b) = h
幾個 activation functions
ReLU Sigmoid Gaussian
當⼀個神經網路結構決定、activation functions 也決
定, 那可以調的就是 weights, biases。我們把這些參數
的集合叫 , 每⼀個 就定義⼀個函數, 我們把它看成⼀個
集合。
固定結構神經網路的函數空間
我們就是要找
使得  和⽬標函數最接近
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每個 filter 看⼀個特徵, 掃過每⼀個
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1
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1
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這其實是件⼩事, 但往往我們需要花
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activation function ⽤ sigmoid
隨便做都會成啦!
信⼼滿滿
現場直播
深受打擊
MNIST 是機器學習的果蠅!
—Geoffrey Hinton
“ ”
⽼師結果很差
要相信神經網路
⼀定學得會!
—東華⼤學魏澤⼈⽼師
“ ”
xk+1
, yk+1xk
, yk
x1
, y1 xn
, yn
訓練資料 測試資料
資料區分為兩部份
實際拿去訓練 測試訓練結果
訓練資料學不成
增加學習次數 (epoch)
更換優化⽅式
⽤「複雜」⼀點的神經網路架構
有可能的話增加學習資料
重新問你的問題
learning rate 改⼩
訓練資料誤差⼤不要跳到下⼀步!
測試資料學不成
使⽤ dropout
regulation (限制參數⼤⼩)
簡化你的神經網路
問個好問題
我們的 model 很少第
⼀次就成功。
—清華⼤學陳宜欣⽼師
“ ”
孫瑄正、邢恒毅、劉亮緯、曾煜祐、李錦藤
MLB 球員全壘打數預測
第 t-1 年


[Age, G, PA, AB, R, H, 2B, 3B, HR,
RBI, SB, BB, SO, OPS+, TB]
15 個 features
第 t 年全壘打數


f
運⽤ LSTM, 輸⼊ 10 年的資料猜下⼀年
只有⼀層 LSTM 層!
不要猜精確數⽬, 猜
區間即可!
分五段: 0-9, 10-19, 20-29, 30-39, 40+
Mike Trout (LAA)
預測 30-39
實際 33
Mookie Betts (BOS)
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Jose Altuve (HOU)
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Kris Bryant (CHC)
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Daniel Murphy (WSH)
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Corey Seager (LAD)
預測 20-29
實際 22
2017 預測結果
(今年 6 ⽉預測)
陳⾮霆
卷積深度 Q-學習之
ETF ⾃動交易系統
選定⼀⽀ ETF
開始 20,000 美⾦
經過⼀年 (最後⼿上還有 ETF 就全賣)
使⽤ reinforcement learning
* ETF 資料由全球智能提供
過去 20 天的資料

(20x6 的矩陣) f
1
2
3
4
5
買 20 單位
買 10 單位
不做交易
賣 10 單位
賣 20 單位
五種 actions
CDQN 無腦法 CDQN 無腦法
ETF1 17.71% 10.89% ETF11 10.76% 5.26%
ETF2 16.53% 12.6% ETF12 10.19% 13.17%
ETF3 16.3% 0.35% ETF13 7.8% 1.42%
ETF4 14.4% 13.25% ETF14 6.23% 3.56%
ETF5 14.3% 12.7% ETF15 5.73% 4.61%
ETF6 13.91% 13.37% ETF16 3.78% -12.76%
ETF7 13.17% 10.52% ETF17 2.85% 5.83%
ETF8 12.35% 17.07% ETF18 1.59% -4.45%
ETF9 11.68% 10.81% ETF19 1.07% -18.09%
ETF10 11.09% 8.14% ETF20 -0.59% -0.75%
交易結果
領域專家還是 AI 專家為主
要提出問題 (需求) 的⼈?
中⽂基本字的 encoding
中⽂約有 300 個基本字型 (感謝 justfont 專業指導)
我們想做這 300 字「適合的」標碼
之後⽤這 300 字可⽣所有字
Chinese Character Embedding using Invariant GAN
with ⽅宜晟、陳先灝、⿈平、林澤佑
⽤ VAE 做出 300 個字編碼
⿂ ⽷
⽺
⻘
訓練資料不⾜
標準解決⽅案
transfer learning
考慮你的問題是否可能不⽤神經網路
Xception
VGG16
VGG19
ResNet50
InceptionV3
InceptionResNetV2
MobileNet
Keras 提供的 pre-trained model
使⽤ VGG19 做的畫⾵移轉
Variational Grid Setting Network
有時也有意外
with 莊喻能, ⿈梓育
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字型中⽋缺的字。

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