第688章 手写识别mnist的原理，用童话故事讲解

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我们可以把

mnist

数据集的概念用一个

童话故事的方式讲解，用形象生动的比喻来解释其中的核心内容。

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《数字王国与图像魔法书》：一个关于

mnist

的童话

从前，在一个叫做数据大陆的神奇世界里，有一座繁华而神秘的国家——数字王国。这个王国里住着

10

位可爱的数字小精灵，他们分别叫做：零、壹、贰、叁、肆、伍、陆、柒、捌、玖。

这些数字精灵每天的任务，就是到人类世界去旅行。他们最喜欢的地方，就是那些上学的小朋友们的练习本，因为那上面满是手写的数字。这些孩子写下来的数字，就是数字精灵在人类世界的“化身”。

不过，问题来了——

有些孩子写得工整，有些却歪歪扭扭；有的写得像蚯蚓打结，有的像画了个圈圈叉叉。结果，数字精灵常常被搞得头昏眼花，他们自己也搞不清谁是谁了。

于是，数字王国向一个古老的魔法组织——机器学习师联盟发出了求助信。

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一、本子与魔法书：图像数据的秘密

在机器学习师联盟里，有一位伟大的魔法师，名叫莱卡恩（yann

lecun）。他和他的助手们花了好几年时间，终于收集了一本神奇的魔法书，叫做：

《mnist图像魔法书》

这本书里，一共收录了

七万幅手写数字的画像，每一幅都是从孩子们的练习本上小心翼翼地摘抄下来的。

这本书有两个章节：

?t第一章：训练篇（60,000页）

?t第二章：测试篇（10,000页）

每一页上都画着一张数字小精灵在人类世界的模样——比如“壹”有时候高高瘦瘦，有时候圆头圆脑，“肆”有时候像个小帐篷，“捌”有时候像雪人……他们的样子千变万化。

这些画像都是灰色的，就像铅笔画的那样，不是黑就是白，而是各种深浅的灰度值，每一张画都被切成

28x28

的小格子，一共

784

个点，每个点上有一个数字，表示那里的颜色深浅（0是白，255是黑）。

你可以想象成一张拼图，每个小块都是颜色的拼图块，拼在一起，就能看到数字的样子。

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二、数字识别学校：分类的故事

为了帮助数字王国分辨不同的数字化身，机器学习师们创办了一所学校，叫做：

数字识别学校（digit

classifier

academy）

在这所学校里，有一群聪明的机器人学生，他们从来没有见过“手写数字”，但他们擅长从数据中学习。

这群机器人刚开始什么都不懂。他们面对一幅幅“数字画像”，根本不知道这是“壹”还是“肆”。于是老师给他们看第一章的图像，并告诉他们答案：

“看，这幅画是‘叁’，这幅是‘柒’。”

老师每天都让机器人们看几千张画，一边看一边记住：“哦，原来这个形状，像叁；那个形状，是玖。”

有的机器人擅长记形状，他们用的是k邻近算法魔法；有的擅长画边框，用的是支持向量机法术；还有的机器人更厉害，他们会使用一种叫做神经网络的深层记忆魔法。

其中最厉害的机器人叫做

小卷，他掌握了一种神奇的魔法，叫做：

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