1.K-近邻算法

        KNN 听起来像是某种神经网络的名字，如RNN、CNN  等，其实不然，这是一种经典、简单的分类算法K- 近邻算法(K-Nearest  Neighbor,KNN)。与无监督学习讲解的聚类算法不同，KNN 是一个有监督算法。

        有监督学习是一种学习算法，它从标记的训练数据学习，每个训练示例都包括输入和相应的输出标签。有监督学习的目标是学习出一个映射规则，使得模型能够对新的、未见过的数据做出准确的预测或决策。

        无监督学习涉及无标签数据，模型必须自行发现输入数据中的结构。无监督学习的目标是探索数据的内在性质和分布，以便进行聚类、密度估计、降维等任务。

开始KNN 算法的流程：

(1)计算出这个测试数据与所有训练集中的样本的距离；

(2)对这个距离进行排序，然后选取距离测试数据最近的k 个样本；

(3)对这被选取的k 个样本的标签进行统计，k 个样本中哪一种标签的数量最多，这个 测试数据就属于哪个类别。

整个流程非常的简单，而且模型的准确度也比较高，但是计算量大，尤其是当训练集的数据量是千万级别的时候。

2.模拟退火算法

        模拟退火算法(Simulatied   Annealing,SA)是一种避免局部最优的方法。

3.流形学习

        流形学习是一种对于数据特征本质学习的过程。在特征工程中，有很多高维度的数据，如果在高维度空间直接衡量他们的距离，也可以，但是需要找到一个适合高维度空间的、适合数据特征的距离函数。否则，可以把高维 的特征映射到低维上，然后用低维的距离来表示样本的距离。自编码器(Auto   Encoder)就是一个降维的操作。可以把一个图片的高维数据降维成低维数据。当然流形学习还有一个观点：生成。高维数据冗杂很多，所以通过降维操作来提取数据特征的本质，过滤冗余。高维数据冗杂太多，高维空间中并不是每一个点都是有意义的。 假设要生成手写数字，高维空间中并不是每一个点都对应一张图片，因为有冗杂。所以把高 维数据映射到低维空间中，这样低维空间中的数据较少冗杂，更能体现数据本质，从而低维 空间中的每一个点都是有效的、可以生成图片的。再把低维数据映射回高维中，就可以产生 有意义的图片了。

总之流形学习的思想有：

(1)高维数据之间的距离衡量函数比较困难，不妨映射到低维中用欧氏距离。

(2)高维空间并不是每一个点都有意义，用更能表示本质特征的低维空间来生成有意 义的样本。

(3)降维降低的是冗杂信息，希望保留的是本质特征，所以自编码器的使用其实非常

广泛。

4.端侧神经网络GhostNet(2019)

        GhostNet  基于 Ghost 模块，其特点是不改变卷积的输出特征图的尺寸和通道大小，但是可以让整个计算量和参数数量大幅度降低。简单来说，GhostNet 的主要贡献就是减低计算量、提高运行速度的同时，精准度降低的更少了，而且这种改变，适用于任意的卷积网络， 因为它不改变输出特征图的尺寸。GhostNet 的想法就是，既然有这么多的特征图都 是相似的，那么生成相似的特征图的那部分计算量就是多余的，可以节省。其中，相似的特征图，称为Ghost。

        从GhostNet   中可以学到怎么用GhostNet  的基  本思想来降低模型的计算量。下面的内容就会围绕着GhostNet  的 Ghost-Blockneck  展开。 Ghost-Blockneck  是基于Ghost    Module组件，还有SE   Module和 Depthwise  卷积。

 Ghost Module是 GhostNet 的主要贡献

class GhostModule(nn.Module):#定义了一个名为 GhostModule 的类，它继承自 PyTorch 的 nn.Moduledef __init__(self,inp,oup,kernel_size=1,ratio=2,dw_size=3,Stride=1,relu=True):#定义了类的初始化函数，接受以下参数#inp：输入通道数，oup：输出通道数，kernel_size：主要卷积层的卷积核大小。#ratio：廉价操作扩展比例，dw_size：廉价操作中深度可分离卷积的卷积核大小。super(GhostModule,self).__init__()self.oup=oup#将输出通道数保存为类的成员变量。init_channels=math.ceil(oup/ratio)#计算初始通道数，这是通过将输出通道数除以比例并向上取整得到的。new_channels=init_channels*(ratio-1)#计算通过廉价操作扩展后的新通道数。#定义了一个序列模块，包含一个卷积层、一个批量归一化层和一个可选的ReLU激活函数。这个序列作为主要卷积操作。self.primary_conv=nn.Sequential(nn.Conv2d(inp,init_channels,kernel_size,Stride,padding=kernel_size//2,bias=False),nn.BatchNorm2d(init_channels),nn.ReLU(inplace=True) if relu else nn.Sequential(),)self.cheap_operation=nn.Sequential(nn.Conv2d(init_channels,new_channels,dw_size,Stride=1,padding=dw_size//2,groups=init_channels,bias=False),nn.BatchNorm2d(new_channels),nn.ReLU(inplace=True) if relu else nn.Sequential(),)def forward(self,x):#定义了前向传播函数。x1=self.primary_conv(x)#将输入 x 通过主要卷积操作x2=self.cheap_operation(x1)#将 x1 的输出通过廉价操作out=torch.cat([x1,x2],dim=1)#将 x1 和 x2 在通道维度上进行拼接，dim 参数指定了要进行操作的维度return out[:,:self.oup,:,:]#返回输出，只保留前 oup 个通道，以确保输出通道数与预期一致

        这里的参数 ratio 是一个重点，体现了特征图中有多少的特征图不是Ghost的比例。例如，生成16个特征图，如果ratio=2,就说明有8个特征图不是Ghost。

 5.分 组 卷 积

        如果分的组数等于输入特征图的通道数，那么就是Depthwise了，如果分 的组没有那么多，就是一般的分组卷积(Group Convolution)。

        "Depthwise"，它指的是深度可分离卷积，这是一种卷积操作，可以分解为两个较小的操作：深度卷积和逐点卷积，从而减少模型的计算复杂度和参数数量。

深度卷积（Depthwise Convolution）：在深度卷积中，每个输入通道独立地应用一个卷积核。如果输入有 D 个通道，则有 D 个卷积核。

通道分组：在分组卷积中，输入和输出通道被分成多个组。每个组内的通道只能与该组内的卷积核进行卷积操作。

这是一个二维卷积层

self.cheap_operation=nn.Sequential(nn.Conv2d(init_channels,new_channels,dw_size,Stride=1,#这是一个二维卷积层,init_channels：输入通道数,new_channels：输出通道数，这里通过深度可分离卷积扩展的通道数#dw_size：卷积核的大小，用于深度可分离卷积,卷积的步长设置为1，意味着卷积核每次移动一个像素padding=dw_size//2,groups=init_channels,bias=False),#边缘填充的大小，通常设置为卷积核大小的一半，以保持输出特征图的空间尺寸不变。nn.BatchNorm2d(new_channels),#groups=init_channels：将输入通道分组，每组包含一个通道，并为每组应用一个卷积核。当 groups 等于输入通道数时，这实现了深度可分离卷积nn.ReLU(inplace=True) if relu else nn.Sequential(),
)
#bias=False：不使用偏置项,在神经网络的卷积层中，bias=False 参数指定了在该层中不使用偏置项
# 偏置项是卷积操作中的一个额外参数，它的作用是在应用激活函数之前为每个输出单元添加一个常数，以帮助网络更好地拟合数据。
#这是一个批量归一化层，用于归一化深度可分离卷积的输出，以提高训练的稳定性和速度。它作用于 new_channels 个通道。
#inplace=True 表示在原地进行计算，可以减少内存使用

        参数 groups 就是要分的组数，如果groups  的数值等于输入通道数，那么就是Depthwise的方法。

6.SE Module

SE(Squeeze-and   Excitation)Module是 SENet 网络提出的 Module，SENet 现在有点过时了，但SENet 的核心 SE Module保留了下来，代码如下：

class SELayer(nn.Module):def __init__(self,channel,reduction=4):#reduction：降维比例，默认为4，用于在全连接层中减少参数数量super(SELayer,self).__init__()self.avg_pool=nn.AdaptiveAvgPlool2d(1)#创建一个自适应平均池化层，它将对每个通道的特征图进行平均，输出一个包含全局空间信息的特征图。self.fc=nn.Sequential(nn.Linear(channel,channel//reduction),nn.ReLU(inplace=True),#nn.ReLU(inplace=True) 是一个激活函数，用于增加非线性nn.Linear(channel//reduction,channel),)def forward(self,x):b,c,_,=x.size()#获取输入特征图 x 的尺寸，其中 b 是批次大小，c 是通道数y=self.avg_pool(x).view(b,c)#通过自适应平均池化层处理输入特征图 x，然后将其重新形状为 (b, c)y=self.fc(y).view(b,c,1,1)#将处理后的特征图 y 通过定义的全连接层序列，然后重新形状为 (b, c, 1, 1)，使其可以与原始输入特征图 x 进行逐元素乘法y=torch.clamp(y,0,1)#使用 torch.clamp 函数将 y 的值限制在 [0, 1] 范围内，这通常是为了确保权重在合理的范围内return x*y#将输入特征图 x 与重新校准后的权重 y 进行逐元素乘法，实现通道注意力机制，然后返回结果#SELayer 通过对特征图的全局平均池化和全连接层的处理，学习到每个通道的重要性权重，然后将这些权重应用于原始特征图，以此来增强模型对重要特征的感知能力。# 这种注意力机制在许多现代卷积神经网络架构中被广泛使用

        x×y  就是SE  Module的最终返回值。自适应池化层，可以随便设置池化之后的尺寸，都可以适应。这段代码相当于SE  Module对通道进行了一个权重的评估。有的通道可能重 要，有的通道可能不重要，所以经过这个过程让特征图的每一个通道得到了一个权重值。 如何体现权重值的?就是让通道的每一个值都乘上这个权重值，虽操作简单但是是有效果的 。SE Module中使用到了全连接层，如果每一层都是用SE   Module的话，可能增加10%  左右的计算量。