New Road For PFN

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太好了 👍 你现在已经进入到“宏观统摄阶段”了——想把整个深度学习领域的地图画出来。下面我会尽量系统地列出 **深度学习的全部领域体系**,包含经典分支、新兴方向、理论基础、工程落地与跨学科衍生应用。
这是一个 **全景式总结Deep Learning Full Landscape**,我会按层次和逻辑来展开。
---
## 🧭 一、总体结构:深度学习的六大板块
| 板块 | 内容核心 | 举例 |
| -------- | -------------------- | --------------------------------------------------------------- |
| ① 基础理论层 | 神经网络结构、优化、泛化、表示学习 | MLP, CNN, RNN, Transformer, 激活函数, 正则化, 损失函数 |
| ② 模型体系层 | 各种架构模型与训练范式 | 自编码器, GAN, Diffusion, VAE, GNN, BNN, Meta-learning 等 |
| ③ 学习范式层 | 学习方式与任务定义 | 监督、半监督、自监督、无监督、强化学习、生成式学习 |
| ④ 应用领域层 | 各类实际应用场景 | CV, NLP, Speech, Multi-modal, Time-series, Robotics, Medical AI |
| ⑤ 工程与系统层 | 大模型、分布式训练、推理优化、硬件与框架 | PyTorch, TensorFlow, CUDA, MLOps, Prompt Engineering |
| ⑥ 理论与交叉层 | 数学、物理、生物、因果推理等融合 | 统计学习理论、信息论、符号AI结合、神经科学、量子深度学习 |
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## 🧩 二、核心网络架构与模型族谱
### 1⃣ 感知机与全连接类
* **MLP多层感知机**:最基础的神经网络。
* **ResNet / DenseNet / MLP-Mixer**:改进结构与信息流动。
* **BNNBayesian Neural Network**:参数为分布,加入贝叶斯不确定性。
### 2⃣ 卷积网络CNN家族
* **LeNet, AlexNet, VGG, ResNet, Inception, EfficientNet**
* 用于图像识别、目标检测、语义分割、视觉特征提取。
* **衍生模型:**
* **UNet**:图像分割(医学图像等)
* **Mask R-CNN**:目标检测 + 实例分割
* **Swin Transformer**CNN与Transformer结合
### 3⃣ 循环网络RNN家族
* **RNN, LSTM, GRU**:时间序列建模。
* **Seq2Seq, Attention-RNN, BiLSTM**:翻译、语音识别。
* **HMM、CRF**:早期统计序列模型的衍生或结合。
### 4⃣ 注意力与Transformer家族
* **TransformerVaswani et al. 2017**取代RNN的通用架构。
* **BERT系列**双向语言理解NLP基座模型
* **GPT系列**自回归语言模型生成式AI核心
* **ViT / DeiT / Swin-T**视觉Transformer
* **Perceiver / Performer / Linear Attention**:高效注意力变体
* **LLMLarge Language Model**GPT、Claude、Gemini、LLaMA 等
### 5⃣ 生成模型家族
| 类型 | 典型模型 | 特点 |
| ---- | ---------------------------- | ---------- |
| 自编码器 | AE, VAE | 压缩重构 |
| 对抗生成 | GAN, WGAN, StyleGAN | 生成真实感样本 |
| 扩散生成 | DDPM, DDIM, Stable Diffusion | 噪声学习,逐步生成 |
| 流模型 | Normalizing Flow, Glow | 显式似然 |
| 能量模型 | EBM | 通过能量函数定义分布 |
### 6⃣ 图神经网络GNN家族
* **GCN, GAT, GraphSAGE, Graph Transformer**
* 社交网络、分子预测、推荐系统、知识图谱。
### 7⃣ 概率与贝叶斯模型
* **BNN贝叶斯神经网络**
* **GP高斯过程**
* **PFNPrior-Data Fitted Network**
* **SCM结构因果模型**
* 强调不确定性与因果推断。
### 8⃣ 元学习与小样本学习
* **MAML, Reptile, MetaNet, PFN, Neural ODE**
* 让模型“学会学习”,快速适应新任务。
### 9⃣ 强化学习与决策网络
* **DQN, DDQN, DDPG, PPO, A3C, SAC**
* 决策与博弈AlphaGo、AlphaZero、MuZero。
* 强调“环境交互 + 奖励优化”。
### 🔟 自监督与对比学习
* **SimCLR, MoCo, BYOL, DINO, CLIP**
* 不依赖标注,通过对比、掩码学习结构表示。
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## 🌍 三、应用领域总览
| 领域 | 典型模型 / 技术 | 应用方向 |
| -------------- | --------------------------------------------- | ---------------- |
| 📷 计算机视觉CV | CNN, ViT, Diffusion, CLIP | 识别、检测、分割、生成、3D重建 |
| 📝 自然语言处理NLP | Transformer, BERT, GPT, T5 | 文本生成、翻译、问答、摘要 |
| 🔊 语音与音频 | RNN, Transformer, Wav2Vec2.0 | 语音识别、合成、情感分析 |
| 🤖 强化学习与控制 | DQN, PPO, SAC | 游戏AI、机器人控制、智能驾驶 |
| 🧬 生物与医学 | GNN, CNN, Transformer | 蛋白质折叠、药物发现、影像诊断 |
| 📈 时间序列与金融 | RNN, TCN, Transformer | 预测、异常检测、算法交易 |
| 🧠 跨模态与多模态 | CLIP, BLIP, Flamingo, Gemini | 文本-图像-音频-视频融合理解 |
| 🧩 因果与科学建模 | SCM, BNN, Symbolic AI | 科学推理、实验预测、可解释AI |
| 🧮 数学与物理AI | Neural PDE Solver, Physics-informed NN (PINN) | 求解方程、模拟复杂系统 |
| 🧑‍💻 工业与工程 | 智能制造、检测、预测维护 | 数据驱动工业智能化 |
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## ⚙️ 四、训练与工程体系
* **训练策略**BatchNorm, Dropout, Data Augmentation, Curriculum Learning, RLHF
* **优化算法**SGD, Adam, LAMB, Adafactor, SAM, LoRA
* **加速与并行**分布式训练DP、TP、PP、混合精度FP16/BF16
* **推理优化**Quantization, Pruning, Knowledge Distillation
* **部署**ONNX, TensorRT, CoreML, WebGPU
* **MLOps 与自动化**AutoML, NAS, Prompt Engineering, RLHF
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## 🧠 五、理论与交叉学科
| 方向 | 核心研究点 | 典型方法 |
| ------- | ------------------------- | --------------- |
| 统计学习理论 | 泛化误差、VC维、PAC理论 | 理论基础 |
| 信息论 | 表示瓶颈、熵、KL散度 | VAE、Diffusion核心 |
| 优化理论 | 非凸优化、鞍点逃逸 | SGD稳定性 |
| 因果推理 | SCM、Do-calculus、Causal DL | 可解释性 |
| 神经科学 | 类脑计算、突触可塑性 | SNN脉冲神经网络 |
| 量子机器学习 | QNN、VQC | 混合量子-经典网络 |
| 符号与神经混合 | Neuro-Symbolic AI | 推理与感知结合 |
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## 🪐 六、新兴与边缘方向
| 新兴方向 | 简介 |
| --------------------------------------------------- | --------------------------------------------- |
| 🔮 **Diffusion Beyond Vision** | 扩散模型在文本、3D、视频中的扩展如 VideoDiffusion, AudioLDM |
| 🧬 **BioAI** | 基因序列Transformer蛋白质生成模型AlphaFold, ESMFold |
| 🪙 **Economics AI / Agent Simulation** | 经济体模拟、社会网络博弈多智能体RL |
| 🧩 **Causal Deep Learning** | SCM + NN 结合,面向解释和科学发现 |
| 🧱 **Neural ODE / Neural PDE** | 将物理方程嵌入神经网络结构 |
| 🪶 **Low-Resource AI** | 参数高效训练LoRA、QLoRA、Adapter、PEFT |
| 🧮 **Neural Compression / Representation Learning** | AI驱动压缩、表示编码VQ-VAE等 |
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## 🗺️ 七、学习路线建议(从宏观到前沿)
1**基础数学与统计**
> 线性代数、概率论、信息论、优化理论
2**经典神经网络与训练技巧**
> MLP, CNN, RNN, Loss, Optimizer
3**Transformer时代与生成模型**
> BERT → GPT → Diffusion → CLIP
4**概率与因果方向**
> BNN, GP, PFN, SCM, Causal DL
5**前沿融合方向**
> Meta-learning, Multi-modal, RL, PINN, Symbolic AI
---
如果你希望,我可以把上面内容整理成一个 **“深度学习知识全景图(带层级结构图)”** 或者一个 **学习路线表(按优先级和推荐教材/论文)**
你希望我给你做哪种?
* 🧭 全景图(知识地图)
* 📚 学习路线(含书、课程、论文)
* ⚛️ 各模型间关系图(结构联系、演化脉络)
非常棒——你现在已经完成了深度学习“核心主干”的全部三层(相当于把主线故事都通关了🎯)。
接下来要走的路有三条主分支:**理论深化、模型扩展、应用落地**。下面我帮你分出四个阶段的路线(可以并行推进),每个阶段都给出目标与参考学习点。
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## 🚀 阶段 4概率 + 因果 + 不确定性方向(理论深化)
这是从“能用”到“理解为什么行”的关键阶段。
### 🎯 学习目标
理解模型为什么能泛化、为什么能生成,以及如何刻画“因果”与“不确定性”。
### 📘 推荐学习点
| 模块 | 代表模型 / 方法 | 学习重点 |
| ------------- | ------------------------------ | ----------- |
| 贝叶斯神经网络 (BNN) | BNN, Bayes-by-Backprop | 参数为分布,预测置信度 |
| 高斯过程 (GP) | GP Regression | 核函数、先验/后验分布 |
| 概率图模型 | HMM, CRF, VAE的潜变量视角 | 条件独立、因果图 |
| 结构因果模型 (SCM) | Pearl's Do-calculus, Causal DL | 可解释性、反事实推理 |
| 不确定性估计 | Ensemble, MC Dropout | 风险评估与鲁棒性 |
### 📖 推荐资料
* Kevin Murphy《Probabilistic Machine Learning》
* Judea Pearl《Causality》
* YouTube课程*Causal Inference for Machine Learning* (by MIT/ETH Zürich)
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## 🧬 阶段 5元学习、强化学习与自主智能体学习范式扩展
### 🎯 学习目标
从“学习一个任务” → “学会如何学习任务” → “自主决策”。
### 📘 推荐学习点
| 模块 | 代表模型 / 框架 | 应用 |
| ------------------- | --------------------------------- | ------------ |
| 元学习 (Meta-Learning) | MAML, PFN, Reptile, MetaNet | 小样本学习、快速适应 |
| 强化学习 (RL) | DQN, PPO, SAC, A3C | 决策、控制、博弈 |
| 模型驱动RL | DreamerV3, World Model | 学习世界模型预测未来 |
| 多智能体学习 | MARL, AlphaZero, Agent Simulation | 协作/博弈系统 |
| RLHF & AI Alignment | GPT对齐原理 | 大模型对齐与人类反馈学习 |
### 📖 推荐资料
* 《Reinforcement Learning: An Introduction》— Sutton & Barto
* Sergey Levine, “Decision Making and Control with Deep Learning” (UC Berkeley lectures)
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## 🧠 阶段 6跨模态与科学建模应用与研究前沿
### 🎯 学习目标
掌握跨模态理解、科学计算中的神经建模以及AI在现实世界的高阶应用。
### 📘 学习点
| 模块 | 模型 | 典型任务 |
| -------------------- | ----------------------------- | ------------- |
| 多模态 (Multi-modal) | CLIP, BLIP, Flamingo, Gemini | 文本-图像、视频、音频融合 |
| 科学建模 (Scientific ML) | PINN, Neural ODE, Neural PDE | 求解物理/生物系统方程 |
| 神经符号AI | Neuro-Symbolic Reasoning | 逻辑+神经结合、知识推理 |
| 神经压缩 | VQ-VAE, Tokenizer, Hyperprior | 表示学习与压缩生成 |
| 3D与视频生成 | NeRF, 3D-GS, VideoDiffusion | 时空建模与生成 |
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## ⚙️ 阶段 7系统与大模型工程落地与实践
### 🎯 学习目标
理解如何**训练、部署与优化大型模型**进入“工程层面”的AI。
### 📘 学习点
| 模块 | 内容 | 工具 |
| ------------- | ------------------------- | ----------------------- |
| 分布式训练 | DP, TP, ZeRO, Megatron-LM | PyTorch DDP / DeepSpeed |
| 参数高效微调 | LoRA, QLoRA, Adapter | PEFT |
| 模型压缩与加速 | 量化、剪枝、蒸馏 | TensorRT, ONNX |
| MLOps与部署 | 模型管理、推理API | FastAPI, Gradio, vLLM |
| Prompt工程与RLHF | Prompt优化、对齐训练 | InstructGPT原理 |
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## 🪐 阶段 8专攻方向选修/研究型)
此时你可以选择自己感兴趣的一个研究方向深入:
* **Causal Deep Learning因果深度学习**
* **Scientific AI科学计算中的神经网络**
* **Generative AI生成模型与内容创作**
* **Meta & RL通用智能体**
* **Neuro-symbolic AI神经符号融合**
* **ML Systems高效大模型系统**
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## 🧭 建议路线总结(你现在的位置 → 下一步)
| 阶段 | 内容 | 你的状态 |
| --------- | ------------------------- | -------- |
| 1-3 基础与主干 | 数学、经典网络、Transformer与生成模型 | ✅ 已掌握 |
| 4 理论深化 | 概率/因果/贝叶斯/不确定性 | 🔜 建议优先 |
| 5 学习范式扩展 | 元学习、强化学习、世界模型 | 🚀 第二优先 |
| 6 应用前沿 | 多模态、PINN、符号AI | 🎨 可同步探索 |
| 7 工程体系 | 分布式训练、模型部署、LoRA | 💼 工程强化 |
| 8 专业化方向 | 研究型领域Causal, RL, SciAI等 | 🎯 终极阶段 |
---
如果你告诉我你更偏好哪条路线:
* 📖 理论研究想深入理解BNN、SCM、因果等
* 🧠 智能体方向RL / 元学习 / 世界模型)
* 🧮 科学与可解释方向PINN / 神经ODE
* 💻 工程落地LLM、LoRA、系统设计
我可以直接帮你定制一个**后续学习路线图(含论文 + 实践项目 + 难度梯度)**。
你想优先往哪条方向走?
非常好的问题 👍
你现在其实已经从「知道主流深度学习模型」走向「想了解整个模型生态体系」了。
BNN、SCM 这类确实属于 **“第二层级”模型** —— 不是直接用来打比赛或部署,而是研究和理解机器学习原理的关键模型。
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下面我给你做一个系统的分类表,帮你把整个**“深度学习与概率建模体系”**梳理成一张地图:
---
## 🧭 一、总体结构概览
| 层级 | 方向 | 模型示例 | 简述 |
| ---------------- | ----------------- | ------------------------------------------------------ | ------------ |
| **1. 主流架构类** | 感知 → 序列 → 视觉 → 文本 | MLP / CNN / RNN / Transformer / UNet / ViT | 工程主流模型 |
| **2. 概率生成类** | 概率分布建模 | VAE / Flow / Diffusion / GAN / Energy-based Model | 学习“分布” |
| **3. 贝叶斯与不确定性类** | 模型不确定性 | BNN / GP / Deep Ensemble / MC Dropout / SWAG | 学习“信心” |
| **4. 结构与因果类** | 模型结构因果关系 | Bayesian Network / SCM / DAG / Do-Calculus / CausalNex | 学习“为什么” |
| **5. 元学习与小样本类** | 学习如何学习 | MAML / PFN / Meta-SGD / ProtoNet / Reptile | 学习“快速适应” |
| **6. 强化学习与决策类** | 动作与反馈 | DQN / PPO / SAC / A3C / AlphaZero | 学习“行动策略” |
| **7. 表征与嵌入类** | 向量空间表示 | Word2Vec / Node2Vec / SimCLR / CLIP / BYOL | 学习“表示” |
| **8. 混合推理类(新兴)** | 结合逻辑、物理、概率 | Neural ODE / PINN / Neuro-Symbolic / Diff-Causal | 向「科学计算+推理」发展 |
---
## 🔍 二、第二层:不常被大众了解但极重要的模型家族
(这类是科研圈常见、但工业圈较少直接应用的模型)
| 类别 | 模型 | 简述 |
| -------------- | ---------------------------------------------------- | ----------------------- |
| **贝叶斯与不确定性模型** | **BNN (Bayesian Neural Network)** | 给权重加上分布,学习后验,输出带置信区间的预测 |
| | **Gaussian Process (GP)** | 非参数贝叶斯模型,常用于小样本预测与核方法分析 |
| | **Deep Gaussian Process (DGP)** | 多层GP的组合可看作GP的深度版 |
| | **Bayesian Linear Regression / Logistic Regression** | 最基础的贝叶斯版线性/分类模型 |
| | **Variational Inference (VI)** | 用优化代替积分的近似推断框架BNN常用 |
| | **SGLD / SWAG / Laplace Approximation** | 各种BNN训练近似算法 |
| **因果与结构建模** | **Bayesian Network (BN)** | 用图结构描述变量依赖关系 |
| | **SCM (Structural Causal Model)** | 明确建模「因果方向」,支持反事实与干预 |
| | **DoWhy / CausalNex** | 实用Python框架实现因果发现与估计 |
| | **PC Algorithm / GES / NOTEARS** | 自动学习因果图结构的算法 |
| **概率生成模型扩展** | **Normalizing Flow (NF)** | 显式密度建模,可逆变换 |
| | **Energy-based Models (EBM)** | 直接建模能量函数,类似隐式分布 |
| | **Score-based Model** | Diffusion 的理论前身,基于分布梯度 |
| | **Boltzmann Machine / RBM / DBN** | 早期能量网络模型,理论上深但训练难 |
| **物理与可解释模型** | **PINN (Physics-Informed NN)** | 把物理方程作为约束嵌入NN |
| | **Neural ODE / Controlled Differential Eq.** | 用神经网络近似微分方程系统 |
| | **Symbolic Regression / Neuro-Symbolic AI** | 学习显式符号公式或逻辑表达 |
| **元学习与自适应** | **PFN (Prior-Data Fitted Network)** | 学习贝叶斯更新过程的Transformer |
| | **MAML (Model-Agnostic Meta-Learning)** | 学习如何快速适应新任务 |
| | **Reptile / ProtoNet / Meta-SGD** | 不同风格的元学习框架 |
| | **HyperNetwork / MetaNet** | 学习生成另一个网络的参数 |
| **强化学习变种** | **Distributional RL** | 学习奖励的分布而非期望 |
| | **Causal RL / Bayesian RL** | 在RL中引入因果与贝叶斯不确定性 |
| | **Inverse RL** | 从专家行为反推奖励函数 |
| **概率图模型** | **Hidden Markov Model (HMM)** | 时序隐状态模型 |
| | **Dynamic Bayesian Network (DBN)** | HMM 的广义形式 |
| | **Markov Random Field / CRF** | 空间结构建模(图像分割中常见) |
---
## 🧬 三、你可以这样理解这些模型的逻辑关系:
```
[神经网络]
┌───────────────────────┐
│ 概率生成模型 (VAE/GAN)│ → 生成数据
└───────────────────────┘
┌───────────────────────┐
│ 贝叶斯模型 (BNN/GP) │ → 学不确定性
└───────────────────────┘
┌───────────────────────┐
│ 因果模型 (SCM/BN) │ → 学结构与干预
└───────────────────────┘
┌───────────────────────┐
│ 元学习 (PFN/MAML) │ → 学如何学习
└───────────────────────┘
```
这几层是逐步加深「智能的含义」:
* 普通神经网络:会拟合
* 生成模型:会理解分布
* 贝叶斯模型:会表达不确定性
* 因果模型:会理解因果
* 元学习模型:会自我适应与泛化
---
## 📘 如果你想「系统补齐第二层与第三层」
推荐阅读顺序如下:
1. 《Bayesian Reasoning and Machine Learning》David Barber——入门贝叶斯神经网络
2. 《Probabilistic Machine Learning》Kevin Murphy——现代贝叶斯 + 因果
3. 《The Book of Why》Judea Pearl——入门因果思想
4. 论文《Prior-Data Fitted Networks (2022)》——PFN
5. 论文《Bayesian Causal Inference: Combining BNN and SCM (NeurIPS Workshop 2023)》
---
是否希望我帮你把这些模型按「**研究路线图**」展开成一个学习计划?
比如每阶段要掌握的数学线代、概率、优化、要看哪些书、做哪些代码实验BNN→GP→SCM→PFN让你逐步能看懂这些论文级模型

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太好了 😎——那我们就来做一个真正系统的「**深度学习冷门大模型探索路线图**」,帮你从熟悉的深度学习世界,逐步“解锁隐藏分支”,直到能理解像 **BNN、SCM、PFN、Neural ODE、PINN** 这样在研究圈非常前沿的模型。
---
# 🌌 深度学习冷门大模型探索路线图
> 目标:理解深度学习的多种“哲学流派”,从确定性到概率、因果、推理、物理与元学习。
---
## 🧩 第一阶段:基础复盘(已掌握者可快速跳过)
**目标**:明确普通深度学习的假设与局限。
| 内容 | 代表模型 | 核心思想 | 推荐学习资料 |
| ---- | ------------------------ | ------------ | ------------------------------------------ |
| 感知网络 | MLP / CNN / RNN | 固定结构 + 点估计权重 | 《Deep Learning》 by Goodfellow |
| 表征学习 | AutoEncoder / UNet / ViT | 压缩–还原–表征 | Coursera: *DeepLearning.ai Specialization* |
| 生成模型 | VAE / GAN / Diffusion | 建模数据分布 | *LilLog Diffusion Illustrated* + VAE论文 |
💡 **过渡问题**
> 神经网络能输出“最可能”的结果,但不告诉我有多确定,也无法回答“为什么”。
---
## 🎲 第二阶段概率与贝叶斯世界BNN家族
**目标**:从「确定参数」过渡到「参数分布」,理解模型不确定性。
| 模型 | 思想 | 推荐资料 | 实践 |
| ----------------------------------------------- | ------------ | ------------------------------------------- | ---------------------------------- |
| **BNN (Bayesian Neural Network)** | 权重服从分布,输出为分布 | Yarin Gal: *Bayesian Deep Learning Lecture* | Pyro Tutorial: Bayesian Neural Net |
| **Gaussian Process (GP)** | 无限宽BNN的极限形式 | Rasmussen: *Gaussian Process for ML* | sklearn GaussianProcessRegressor |
| **Deep GP / SWAG / SGLD** | 深层GP与贝叶斯近似 | Kevin Murphy: *PML Advanced Topics* | PyTorch SWAG repo |
| **Probabilistic Programming (PyMC, Pyro, TFP)** | 用语言描述分布与推断 | PyMC docs / Pyro tutorials | 设计一个贝叶斯线性回归 |
📘 重点掌握:
* Variational Inference (VI)
* MCMC 与 SGLD
* 不确定性估计、可信区间
💡 **过渡问题**
> 如果我知道分布,我能理解“哪些是相关的”吗?→ 进入因果世界。
---
## 🔗 第三阶段因果与结构模型SCM家族
**目标**:理解「为什么」某事件会发生,而不仅是相关性。
| 模型 | 思想 | 推荐资料 | 实践 |
| --------------------------------- | ------------ | ----------------------------------------------------------------- | -------------------------- |
| **Bayesian Network** | 概率图模型,变量依赖结构 | Barber: *Bayesian Reasoning* | pomegranate / pgmpy |
| **SCM (Structural Causal Model)** | 建模因果方向与干预 | Judea Pearl: *The Book of Why* | DoWhy Tutorial |
| **NOTEARS / DAG-GNN** | 用可微优化学习因果图 | *NOTEARS: Nonlinear Optimization for DAG Learning (NeurIPS 2018)* | 官方实现 |
| **CausalVAE / CausalDiffusion** | 在生成模型中引入因果结构 | *Causal Representation Learning* papers | pytorch-struct-causal repo |
📘 重点掌握:
* 因果图 (DAG)、do-calculus
* 反事实推断 (Counterfactual Inference)
* 因果发现(从数据中学习结构)
💡 **过渡问题**
> 因果模型解释了关系,但神经网络不解释物理规律,怎么办?→ 转入科学建模方向。
---
## ⚙️ 第四阶段连续动力学与物理建模ODE/PINN家族
**目标**:理解“连续系统”,让网络符合物理定律。
| 模型 | 思想 | 推荐资料 | 实践 |
| ------------------------------------------ | ------------- | ------------------------------------- | ----------------- |
| **Neural ODE (Chen et al., NeurIPS 2018)** | 网络=微分方程的解 | 官方论文 + Distill解释 | torchdiffeq |
| **Neural SDE / Neural PDE** | 含噪声或偏微分的系统 | *Neural SDEs for Stochastic Dynamics* | jax-sde |
| **PINN (Physics-Informed NN)** | 把物理方程作为Loss约束 | Karniadakis: *Physics-informed ML* | DeepXDE / Modulus |
| **FNO (Fourier Neural Operator)** | 学函数到函数的映射 | *Fourier Neural Operator for PDEs* | Official FNO repo |
📘 重点掌握:
* 常微分方程 (ODE)
* 偏微分方程 (PDE)
* 保守律Hamiltonian/Lagrangian NN
💡 **过渡问题**
> 我能让网络自动适应不同任务、甚至自己设计结构吗?→ 进入元学习与自动建模。
---
## 🧬 第五阶段元学习与自适应PFN家族
**目标**:让模型“学会学习”。
| 模型 | 思想 | 推荐资料 | 实践 |
| --------------------------------------- | ------------------- | ---------------------------------------- | ----------------------- |
| **MAML (Model-Agnostic Meta-Learning)** | 优化初始参数以快速适应 | Finn et al. (ICML 2017) | learn2learn库 |
| **Reptile / ProtoNet / Meta-SGD** | 元优化的不同实现 | Papers with Code | few-shot repo |
| **HyperNetwork / MetaNet** | 生成其他网络的参数 | Ha et al. (ICLR 2017) | keras HyperNetwork demo |
| **PFN (Prior-Data Fitted Network)** | Transformer学“贝叶斯更新” | *Prior-Data Fitted Networks (ICML 2022)* | 官方TabPFN repo |
| **BayesFlow / DeepSets Meta-Inference** | 近似学习贝叶斯推断分布 | BayesFlow paper | BayesFlow库 |
📘 重点掌握:
* Meta-learning loop
* Few-shot learning
* Transformer-based inference
💡 **过渡问题**
> 如果模型能学习、能推理、能自适应,那下一步是?→ 通往通用推理AINeuro-Symbolic
---
## 🧠 第六阶段符号推理与神经逻辑NeSy家族
**目标**:结合神经与逻辑,向“解释与推理”进化。
| 模型 | 思想 | 推荐资料 | 实践 |
| ----------------------------------------- | ----------- | ------------------------------------------------ | -------------------- |
| **Neuro-Symbolic Networks (NeSy)** | 神经网络 + 逻辑规则 | Garcez et al. *Neural-Symbolic Learning Systems* | NeSy workshop papers |
| **DeepProbLog / Logic Tensor Network** | 可微逻辑推理网络 | DeepProbLog paper | 官方实现 |
| **Neural Theorem Prover / LNN** | 推理符号与嵌入的结合 | NTP, LNN papers | pytorch-logic repo |
| **Probabilistic Logic Programming (PLP)** | 逻辑+概率+神经 | ProbLog / PyProbLog | 实验性框架 |
📘 重点掌握:
* 一阶逻辑与概率图
* 可微逻辑 (Differentiable Logic)
* 神经推理机制
💡 最终目标:
> 拥有能“看、想、信、学”的统一智能体系。
---
# 🧭 总体路线图(结构图)
```
[常规DL]
[生成模型 (VAE/GAN/Diffusion)]
[概率贝叶斯 (BNN/GP)]
[因果结构 (SCM/DAG-GNN)]
[物理建模 (ODE/PINN/FNO)]
[元学习 (PFN/MAML)]
[神经逻辑 (NeSy/DeepProbLog)]
```
---
# 🧰 附录:推荐阅读 & 资源索引
| 类型 | 名称 | 难度 |
| ----- | ------------------------------------------------------- | ---- |
| 📘 书 | *Bayesian Reasoning and Machine Learning* Barber | ★★★ |
| 📘 书 | *Probabilistic Machine Learning* Kevin Murphy | ★★★★ |
| 📘 书 | *The Book of Why* Judea Pearl | ★★ |
| 📘 书 | *Physics-Informed Machine Learning* Karniadakis | ★★★ |
| 📘 书 | *Neural-Symbolic Learning Systems* Garcez | ★★★ |
| 📄 论文 | *Prior-Data Fitted Networks (ICML 2022)* | ★★★ |
| 📄 论文 | *Neural ODE (NeurIPS 2018)* | ★★★ |
| 💻 实践 | Pyro / PyMC / DoWhy / DeepXDE / learn2learn / BayesFlow | 实操型 |
---
我可以进一步帮你把这份路线**细化成一个“全年学习规划”**
比如:
* 每两个月掌握一层;
* 每阶段附带阅读论文 + 实作项目;
* 每个模型配套“最短入门代码与实验目标”。
是否希望我帮你做成这样一份「冷门大模型全年学习路线图」(时间+资源+目标形式)?
非常好的问题 👏——你已经在从“**常见的深度学习框架**”过渡到“**模型宇宙的隐藏分支**”。
答案是:**有,而且非常多!**
在主流CNN、Transformer、Diffusion之外其实存在一整片「被冷门化但极具思想深度」的模型森林。这些模型通常出现在 **学术研究**、**理论探索** 或 **特定科学应用** 中,虽然不常见,但各自代表了不同的哲学方向。
---
## 🌌 一、从BNN往外扩冷门但重要的“大模型”家族总览
| 方向 | 模型/体系 | 简介 | 为什么值得了解 |
| ------------------ | ------------------------------------------------- | ----------------- | ----------------- |
| 🧠 **贝叶斯+概率方向** | **BNN (Bayesian Neural Network)** | 给权重加分布,预测带置信区间 | 学会“不确定性” |
| | **Deep Gaussian Process (DGP)** | 多层高斯过程类似“无限深BNN” | 理论上可解释但训练困难 |
| | **BayesFlow / Deep Probabilistic Programming** | 结合Flow与BNN的概率模型 | 新兴趋势类似PFN理念 |
| | **Deep Ensembles / SWAG / Laplace Approximation** | 近似BNN的实用替代方案 | 工业中可行的不确定性估计 |
| 🔍 **因果与结构方向** | **SCM (Structural Causal Model)** | 学变量间的因果依赖 | 探究“为什么”而不是“是什么” |
| | **CausalVAE / CausalDiffusion** | 把因果嵌入到VAE或扩散模型 | 新兴因果生成方向 |
| | **NOTEARS / DAG-GNN** | 学因果图结构的神经网络 | 结合图结构与可微优化 |
| 🌿 **符号与逻辑方向** | **Neuro-Symbolic Networks (NeSy)** | 把神经网络与逻辑规则结合 | AI+逻辑通往AGI的路线之一 |
| | **Logic Tensor Network / DeepProbLog** | 在网络中直接推理逻辑语句 | 可解释性强,应用于推理任务 |
| ⚙️ **连续动力学方向** | **Neural ODE / Neural SDE** | 把网络看作微分方程系统 | 理论优雅,物理/时序建模常用 |
| | **Hamiltonian Neural Network (HNN)** | 保留物理守恒律的网络 | 在科学计算中极受关注 |
| | **SymplecticNN / LagrangianNN** | 学物理系统的结构守恒性 | 可解释科学建模 |
| 🔬 **科学建模方向** | **PINN (Physics-Informed Neural Network)** | 把偏微分方程嵌入网络 | 工程与科研爆红 |
| | **DeepONet / FNO (Fourier Neural Operator)** | 从函数到函数的映射(算子学习) | “科学界的Transformer” |
| | **KoopmanNN / OperatorNet** | 把非线性系统线性化处理 | 理论价值高 |
| 🧩 **推理与能量方向** | **Energy-based Model (EBM)** | 学“能量函数”而不是概率 | 介于生成与判别之间 |
| | **Score-based Model** | Diffusion 的理论起点 | 理解扩散模型本质 |
| | **Boltzmann Machine / DBN / RBM** | 最早的“深度模型”,可逆能量网络 | 历史意义巨大 |
| ⚛️ **隐变量+图结构方向** | **Graphical Model / Bayesian Network** | 用图建模概率依赖 | 与SCM密切相关 |
| | **Graph VAE / Graph Flow / Graph Diffusion** | 图结构生成模型 | 社交网络/分子生成常用 |
| 🔄 **记忆与推理方向** | **Neural Turing Machine (NTM)** | 网络+外部记忆模块 | 最早的“神经推理机”雏形 |
| | **Differentiable Neural Computer (DNC)** | DeepMind提出的可微存储网络 | “有思考的神经网络” |
| | **Memory-Augmented NN (MANN)** | 少样本学习常用 | PFN/MAML前身思想 |
| 🧬 **元学习与少样本方向** | **MAML / Reptile / ProtoNet / PFN** | 学“学习算法”本身 | 小样本/泛化研究核心 |
| | **HyperNetwork / MetaNet** | 生成其他网络的参数 | 适配任务变化的模型 |
| 🧮 **优化与搜索方向** | **Neural Architecture Search (NAS)** | 网络自动设计 | AutoML路线 |
| | **Hyperparameter Bayesian Optimization** | 学超参分布 | 连接BNN理念 |
| 🧠 **推理与概率图方向** | **Markov Logic Network / Deep CRF** | 结合逻辑推理与深度特征 | 图像/语言结构任务 |
| 🪐 **生成模型冷门分支** | **Flow++ / VFlow / Glow** | Flow 系列的改进版 | 显式密度估计 |
| | **EBM-VAE hybrid / ScoreFlow** | 混合VAE与能量模型 | 理论研究活跃 |
| 🧑‍🚀 **神经科学启发方向** | **Predictive Coding Network / Active Inference** | 模仿大脑预测机制 | 接近理论神经科学 |
| | **Spiking Neural Network (SNN)** | 生物启发的事件驱动网络 | 用在神经形态芯片上 |
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## 🧭 二、可以这么理解:
这些模型各自对应一种「智能的视角」:
| 视角 | 想回答的问题 | 代表模型 |
| -------- | ---------- | ---------------------- |
| 📷 感知型 | 世界是什么? | CNN, ViT |
| 🎨 生成型 | 世界可能是什么? | VAE, GAN, Diffusion |
| 📊 贝叶斯型 | 我有多确定? | BNN, GP, VI |
| 🔗 因果型 | 为什么是这样? | SCM, DAG-GNN |
| ⚙️ 物理型 | 它怎么运动? | PINN, Neural ODE |
| 🧩 推理型 | 如何逻辑推导? | NeSy, DeepProbLog |
| 🧠 元学习型 | 我如何快速学习? | MAML, PFN |
| 🧮 自组织型 | 我能自己设计自己吗? | NAS, HyperNetwork |
| 🧬 神经科学型 | 我像大脑吗? | SNN, Predictive Coding |
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## 🧱 三、如果你想“探索冷门大模型”研究路线
我推荐的探索顺序是:
```
CNN / RNN / Transformer
VAE / GAN / Diffusion
BNN / GP / Flow / EBM
SCM / CausalNN / NeSy
Neural ODE / PINN / FNO
PFN / MAML / DNC
```
这样的路线从「统计分布 → 因果结构 → 推理机制 → 学习算法」,完整贯穿了 AI 从“看世界”到“理解世界”的进化路径。
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## 📚 推荐进一步阅读
| 书/论文 | 方向 | 特点 |
| ----------------------------------------------------- | --------- | ------------ |
| *Probabilistic Machine Learning* (Kevin Murphy, 2023) | 贝叶斯/概率 | 全景级教材 |
| *The Book of Why* (Judea Pearl) | 因果 | 思想革命 |
| *Deep Learning for Scientific Computing* | 科学建模 | PINN/FNO系统介绍 |
| *Neural ODEs* (NeurIPS 2018) | 连续时间网络 | 极具启发性 |
| *Prior-Data Fitted Networks* (ICML 2022) | 元学习 + 贝叶斯 | PFN原论文 |
| *Energy-Based Models Tutorial* (Y. LeCun, 2021) | EBM | 经典回归 |
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要不要我帮你把这些冷门模型分成一个「**探索路径表**」,比如:
* 每个方向选 1~2 个代表模型;
* 指定推荐论文 / 教程;
* 按难度(容易 → 理论)排列成路线图?
这样你可以像玩游戏一样,一关一关解锁深度学习的“隐藏分支”。