شبكات الكبسولة
شبكات الكبسولة عبارة عن بنية عصبية تجمع الخلايا العصبية في "كبسولات" تنتج نواقل تشفر ما إذا كانت الميزة موجودة أم لا، ووضعيتها (الموضع، والاتجاه، والحجم).
نظرة عامة
They aim to fix a core blindness in standard convolutional networks: losing track of spatial relationships between parts.
الغوص العميق
اقترح جيفري هينتون، وسارة صبور، ونيكولاس فروست في عام 2017، استبدال شبكات الكبسولة بمخرجات الخلايا العصبية العددية بمتجه. يمثل طول المتجه احتمالية وجود كيان (مثل العين أو الأنف)، في حين أن اتجاهه يشفر معلمات الوضع. تتنبأ الكبسولات ذات المستوى الأدنى بوضعية الكبسولات ذات المستوى الأعلى من خلال مصفوفات التحويل، وتقرر عملية تسمى التوجيه الديناميكي بالاتفاق التنبؤات التي يجب الوثوق بها. عندما تتفق كبسولات جزئية متعددة على نفس الكل، فإن التوجيه يقوي هذا الاتصال. حققت شبكة CapsNet الأصلية نتائج قوية على MNIST وكانت قوية بشكل ملحوظ في التعامل مع الأرقام المتداخلة والتحويلات المتقاربة، ومعالجة "مشكلة بيكاسو" حيث تقبل شبكات CNN ميزات الوجه المختلطة كوجه صالح.
البصيرة الفنية
الآلية الرئيسية هي اللاخطية "الاسكواش" التي تعمل على تقليص المتجهات القصيرة نحو الصفر والمتجهات الطويلة نحو الطول واحد، لذلك يُقرأ حجم المتجه كاحتمال. يقوم التوجيه الديناميكي بعد ذلك بتشغيل عدة تكرارات لخطوة اتفاق softmax المرجحة: ترسل كل كبسولة سفلية تنبؤاتها لأعلى، وتزداد معاملات الاقتران للكبسولات الأعلى التي يتوافق إنتاجها (عبر منتج النقطة) مع هذا التنبؤ. يحل هذا محل التجميع الأقصى، ويحافظ على المعلومات المكانية الدقيقة بدلاً من التخلص منها.
التأثير الاستراتيجي
التكلفة والميزانية
تؤدي قرارات الهندسة المعمارية إلى زيادة الأداء وتكلفة التشغيل لسنوات.
قرارات أوضح
يساعد التعليم الفني الفرق على اختيار المجموعة المناسبة، وليس فقط المجموعة الأحدث.
مراقبة الجودة
تعمل الخيارات الهندسية الأفضل على تقليل حوادث الموثوقية في الإنتاج.
مستقبل شبكات الكبسولة
تظل شبكات الكبسولة بمثابة اتجاه بحثي أكثر من كونها معيارًا منتشرًا، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أن التوجيه الديناميكي مكلف من الناحية الحسابية ويتناسب بشكل سيئ مع الصور الكبيرة مثل ImageNet. استكشف العمل اللاحق توجيه EM (كبسولات ماتريكس) والتوجيه القائم على الاهتمام الذاتي لتحسين الكفاءة. مع تزايد الاهتمام بالتكافؤ، وكفاءة العينة، والتسلسلات الهرمية القابلة للتفسير، تستمر الأفكار الكبسولة في التأثير على الأبحاث، بما في ذلك اقتراح هينتون اللاحق GLOM، حتى مع سيطرة المحولات على الرؤية السائدة.
التنفيذ في العالم الحقيقي
تصنيف الأرقام المكتوبة بخط اليد على MNIST أثناء إعادة بناء المدخلات من ناقلات الكبسولة، وإظهار معلمات الوضع ذات معنى.
فصل رقمين متداخلين (مهمة MultiMNIST) عن طريق تقسيم وحدات البكسل التي تنتمي إلى أي كيان.
أبحاث التصوير الطبي باستخدام كبسولات للكشف عن عقيدات الرئة أو أورام المخ حيث تكون العلاقات المكانية الجزئية والكاملة مهمة.
التعرف على الأشياء من وجهات نظر جديدة مع عدد أقل من أمثلة التدريب، والاستفادة من تكافؤ وجهة النظر المدمج في البنية.
المخاطر والدرابزين
يمكن أن يؤدي تحسين معيار واحد إلى إخفاء نقاط ضعف النظام الأوسع.
غالبًا ما يتم التقليل من تكاليف البنية التحتية والصيانة.
يمكن أن تنمو الفجوات الأمنية وقابلية المراقبة عندما تصبح الأنظمة أكثر تعقيدًا.
خارطة طريق التنفيذ
تحديد الكمون والجودة وأهداف التكلفة قبل التنفيذ.
المعيار في ظل ظروف التحميل والبيانات الواقعية.
مراقبة الأدوات للأخطاء والانجراف وتأثير المستخدم.
قم بإعداد مسارات التراجع والاستجابة للحوادث قبل القياس.
استمر في الاستكشاف
Free newsletter
Get the daily AI briefing
Three verified AI stories every weekday morning, written in plain English. Free forever, no ads.
One email each weekday. Unsubscribe in one click. We never sell or share your address.
Test yourself
Take the Capsule Networks quiz
Instant feedback on every answer, and a shareable certificate with a verifiable ID once you pass a course.
Support free AI education. AI Understanding is a 501(c)(3) nonprofit — no ads, no paywall, ever. Make a donation
الدليل التالي
شبكات الطرق السريعة وتخطي الاتصالات
الأسئلة المتداولة
What is Capsule Networks?
شبكات الكبسولة عبارة عن بنية عصبية تجمع الخلايا العصبية في "كبسولات" تنتج نواقل تشفر ما إذا كانت الميزة موجودة أم لا، ووضعيتها (الموضع، والاتجاه، والحجم). إنهم يهدفون إلى إصلاح العمى الأساسي في الشبكات التلافيفية القياسية: فقدان مسار العلاقات المكانية بين الأجزاء.
في شبكة الكبسولة، ما الذي يمثله طول متجه إخراج الكبسولة؟
يرمز طول المتجه (حجمه) إلى احتمالية وجود الكيان، بينما يرمز اتجاهه إلى معلمات الوضع مثل الموضع والدوران.
ما هي مشكلة شبكات CNN القياسية التي صممت الشبكات الكبسولة خصيصًا لمعالجتها؟
تتجاهل شبكات CNN ذات الحد الأقصى للتجميع العلاقات المكانية الدقيقة، لذا فإن الوجه الذي يحتوي على ميزات في غير مكانها لا يزال بإمكانه الحصول على درجات عالية. هذه هي كبسولات "مشكلة بيكاسو" التي تحاول إصلاحها.
ما اسم الخوارزمية التي تحدد أي كبسولات ذات مستوى أدنى تتصل بأية كبسولات ذات مستوى أعلى؟
يعمل التوجيه الديناميكي بالاتفاق بشكل متكرر على تقوية الاتصالات بين الكبسولات التي تتفق تنبؤاتها مع مخرجات الكبسولة الأعلى.
من الذي قدم شبكة الكبسولة ذات التوجيه الديناميكي في عام 2017؟
تم تأليف ورقة البحث لعام 2017 بعنوان "التوجيه الديناميكي بين الكبسولات" بواسطة سارة صبور ونيكولاس فروست وجيفري هينتون.
ما هو الغرض من وظيفة "الاسكواش" في شبكة الكبسولة؟
تعمل اللاخطية الاسكواش على تقليص المتجهات القصيرة نحو الصفر وتغطي المتجهات الطويلة بالقرب من الطول الواحد، لذلك يمكن قراءة الحجم كاحتمال مع الحفاظ على الاتجاه (الوضعية).