前言
- 好久沒有更新我的CSDN博客了，細(xì)細(xì)數(shù)下來已經(jīng)有了16個(gè)月。在本科時(shí)期我主要研究嵌入式，研究生階段對人工智能感興趣，看了一些這方面的論文和視頻，因此用博客記錄了一下，后來因?yàn)橐阕约旱难芯糠较颍蛯⑷斯ぶ悄芎虳eep Learning擱淺了。
- 事實(shí)上，我主要研究方向是氣動軟體機(jī)器人，目前已經(jīng)以第一作者身份發(fā)表了5篇SCI和授權(quán)了6項(xiàng)國家發(fā)明專利，也拿到了校級十佳優(yōu)秀研究生標(biāo)兵和五四青年的稱號，希望有興趣的小伙伴可以私聊我多多交流。
- 最近我看了一些軟體機(jī)器人雙穩(wěn)態(tài)方向的論文，突然對深度學(xué)習(xí)（人工智能）中的梯度下降法有了更深的理解，在此寫個(gè)博客記錄一下。
雙穩(wěn)態(tài)軟體機(jī)器人
雙穩(wěn)態(tài)軟體機(jī)器人是一種特殊類型的機(jī)器人，這些機(jī)器人通常由柔軟的材料制成，能夠在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)之間切換。每個(gè)狀態(tài)都對應(yīng)著一個(gè)局部能量極小值，其中一個(gè)狀態(tài)比另一個(gè)狀態(tài)的能量更低，那么系統(tǒng)在這兩個(gè)狀態(tài)點(diǎn)會表現(xiàn)出穩(wěn)定性。能量的示意圖大約如下所示
在雙穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)中，如上所示的勢能圖會呈現(xiàn)出兩個(gè)不同的深谷，每個(gè)深谷代表一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，深谷底部對應(yīng)著局部能量極小值。系統(tǒng)在這兩個(gè)深谷之間的能量壁壘較高，使得系統(tǒng)更有可能停留在這兩個(gè)狀態(tài)中的一個(gè)。
如果這樣抽象解釋的不夠通俗，那么我們可以想象，小時(shí)候玩的啪啪圈，或者是那種鋼卷尺，常態(tài)下是保持伸直狀態(tài)，受到很大的力的時(shí)候，會變成卷曲狀態(tài)；然后我們再用力給它從卷曲態(tài)掰直，就又變成了伸直狀態(tài)。因此它的伸直狀態(tài)或者卷曲狀態(tài)都需要我們用外力提供能力，否則這兩種狀態(tài)之間沒法切換。所以這兩種狀態(tài)（例如卷曲和伸直）代表的能量大小，就是局部極小值的能量。
進(jìn)一步的我們?nèi)ニ伎?，如果我們只給啪啪圈一點(diǎn)點(diǎn)的力（例如每次我們將啪啪圈繞在手腕上，都需要猛地卡一下才行，如果輕輕地，肯定啪啪圈就不會卷曲了），那么它肯定沒法從伸直態(tài)變?yōu)榫砬鷳B(tài)。說白了，施加的外部能量，必須要克服伸直態(tài)和卷曲態(tài)之間的能量壁壘（可以結(jié)合上面的圖觀察，施加的能量必須要大于它的極大值才能躍遷，如果我們只給了一點(diǎn)點(diǎn)能量肯定是不行的）。
如果我們只給了一點(diǎn)點(diǎn)能量，那么從圖中E1點(diǎn)爬升的時(shí)候，爬到一半就沒能量了，這時(shí)候就滑下來了，我覺得這樣想很形象，因?yàn)榛聛砹耍詢蓚€(gè)狀態(tài)就沒法切換。
人工智能中的Local Minimum
其實(shí)人工智能和雙穩(wěn)態(tài)是一樣的，人工智能在運(yùn)算過程中會陷入局部極小值（Local Minimum），但是我們想要的不是局部極小值，而是一個(gè)全局最小值，這樣才能保證算法的最優(yōu)化（就像我們高中學(xué)數(shù)學(xué)導(dǎo)數(shù)一樣，題目要求我們必須要找到一個(gè)最小值，但是往往我們?nèi)菀装褬O小值當(dāng)成最小值來算）。
在人工智能中，如果我們計(jì)算出來的梯度太小，那么就沒辦法達(dá)到能量躍遷的級別，也就是會陷入局部極小值出不來了，這就導(dǎo)致了算出來的結(jié)果是局部最優(yōu)，而不是全局最優(yōu)。
感慨
其實(shí)人工智能是純數(shù)學(xué)計(jì)算的產(chǎn)物。但是數(shù)學(xué)往往都需要有物理學(xué)去支撐，否則數(shù)學(xué)學(xué)科的發(fā)展就沒有現(xiàn)實(shí)意義了。今天看到雙穩(wěn)態(tài)能量躍遷，突然想到了人工智能中的局部極小值（Local Minimum）。在人工智能中需要通過各種手段去克服局部極小值，而在軟體機(jī)器人雙穩(wěn)態(tài)中，我們也需要通過各種辦法增加能量，達(dá)到能量躍遷的效果，二者之間是相通的。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-624520.html
這也相當(dāng)于數(shù)學(xué)在物理學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用了，品味知識的樂趣。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-624520.html
到了這里，關(guān)于人工智能與物理學(xué)（軟體機(jī)器人能量角度）的結(jié)合思考的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
