Réseaux convolutionnels – Expliqués de manière intuitive et exhaustive

Réseaux convolutionnels - Expliqués de manière intuitive et complète

Décoder une stratégie de modélisation fondamentale

« Convolutionné » par l'auteur avec MidJourney. Toutes les images sont de l'auteur, sauf indication contraire.

Les réseaux neuronaux convolutifs sont un élément essentiel en vision par ordinateur, en traitement du signal et dans de nombreux autres domaines d’apprentissage automatique. Ils sont assez simples et, par conséquent, de nombreuses personnes les considèrent comme acquis sans vraiment les comprendre. Dans cet article, nous examinerons la théorie des réseaux convolutifs de manière intuitive et exhaustive, et nous explorerons leur application dans quelques cas d’utilisation.

Pour qui cela est-il utile ? Toute personne intéressée par la vision par ordinateur, l’analyse du signal ou l’apprentissage automatique.

À quel niveau est cet article ? Il s’agit d’un concept très puissant, mais très simple ; idéal pour les débutants. Cela pourrait également être une bonne mise à jour pour les data scientists chevronnés, notamment en ce qui concerne les convolutions dans différentes dimensions.

Prérequis : Une familiarité générale avec la rétropropagation et les réseaux neuronaux denses pourrait être utile, mais n’est pas obligatoire. Je les aborde tous les deux dans cet article :

Qu’est-ce que les gradients et pourquoi explosent-ils ?

En lisant cet article, vous aurez une compréhension solide du concept le plus important de l’apprentissage profond

towardsdatascience.com

La raison de l’existence des réseaux convolutifs

Le premier sujet exploré par de nombreux nouveaux data scientists est un réseau neuronal dense. Il s’agit du réseau neuronal classique composé de nœuds et de connexions ayant certains paramètres apprenables. Ces paramètres permettent au modèle d’apprendre des relations subtiles sur les sujets sur lesquels il est formé.

Un diagramme conceptuel d'un réseau dense qui prend en compte certaines entrées et prédit une sortie. Il apprend les paramètres nécessaires pour bien performer dans la tâche en apprenant progressivement à partir d'exemples connus (c'est-à-dire le succès et l'échec des précédentes équipes du Super Bowl).

À mesure que le nombre de neurones augmente dans le réseau, les connexions entre les couches deviennent de plus en plus nombreuses. Cela permet un raisonnement complexe, ce qui est excellent, mais la “densité” des réseaux denses pose un problème lorsqu’il s’agit de traiter des images.

Supposons que nous voulions entraîner un réseau neuronal dense à prédire si une image contient un chien ou non. Nous pourrions créer un réseau dense qui examine chaque pixel de l’image…

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