276 lines
13 KiB
Markdown
276 lines
13 KiB
Markdown
啊，我明白你意思了 👍
|
||
|
||
你说的不是“具体模型家族”（比如GPT、Claude、Gemini），
|
||
而是想知道——**AI研究中必须掌握的“基座级架构与原理模型”**，
|
||
也就是像 **CNN、RNN、Transformer、VAE、GAN、Diffusion** 这样——
|
||
支撑整个深度学习体系的「核心模型原型（model archetypes）」。
|
||
|
||
非常好方向，这类知识是所有AI分支的**底层认知地图**。
|
||
下面我给你分门别类梳理出一份「必须知道的AI基座模型全图（含学习路线）」：
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧩 一、经典深度学习基座（感知–特征提取层）
|
||
|
||
| 类别 | 模型代表 | 核心思想 | 应用方向 |
|
||
| --------------------------------------- | --------------------------- | --------------------- | ------------ |
|
||
| **MLP（多层感知机）** | 1980s 起 | 全连接层 + 非线性激活 | 所有神经网络的起点。 |
|
||
| **CNN（卷积神经网络）** | LeNet, AlexNet, VGG, ResNet | 局部感受野 + 权值共享 | 图像识别、特征提取。 |
|
||
| **RNN（循环神经网络）** | Elman RNN, LSTM, GRU | 序列依赖建模 | 时间序列、文本、语音。 |
|
||
| **ResNet（残差网络）** | He et al., 2015 | 跳跃连接（skip connection） | 深层训练稳定、CV基础。 |
|
||
| **Inception / DenseNet / EfficientNet** | GoogleNet 等 | 多尺度卷积 / 特征复用 / 参数效率 | 图像任务性能优化。 |
|
||
|
||
👉 **建议学习路线**：
|
||
MLP → CNN → ResNet → RNN → LSTM → GRU
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧠 二、序列建模与注意力机制革命
|
||
|
||
| 类别 | 模型代表 | 核心思想 | 影响 |
|
||
| ------------------------ | ------------------------- | ------------- | ------------------ |
|
||
| **Attention（注意力机制）** | Bahdanau Attention (2014) | “聚焦”关键特征的加权求和 | 改变序列表示方式。 |
|
||
| **Transformer（变压器）** | Vaswani et al., 2017 | 全局自注意力 + 并行化 | 取代RNN，成为通用架构。 |
|
||
| **BERT（编码式Transformer）** | Google, 2018 | 双向掩码语言建模 | NLP理解模型基石。 |
|
||
| **GPT（解码式Transformer）** | OpenAI, 2018– | 自回归生成 | 通用语言生成基座。 |
|
||
| **ViT（视觉Transformer）** | Google, 2020 | 图像块序列化 | Transformer进入CV领域。 |
|
||
|
||
👉 **建议学习路线**：
|
||
Attention → Transformer → BERT & GPT → ViT
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🎨 三、生成式模型（从概率到创造）
|
||
|
||
| 类别 | 模型代表 | 核心思想 | 典型应用 |
|
||
| -------------------------- | ---------------------- | -------------- | ----------- |
|
||
| **AutoEncoder（自编码器）** | Hinton et al. | 编码-解码重构 | 特征压缩、降维。 |
|
||
| **VAE（变分自编码器）** | Kingma & Welling, 2014 | 概率分布建模 + 重参数技巧 | 连续潜空间生成。 |
|
||
| **GAN（生成对抗网络）** | Goodfellow, 2014 | 生成器 vs 判别器博弈 | 图像生成、风格迁移。 |
|
||
| **Diffusion Models（扩散模型）** | Ho et al., 2020 (DDPM) | 正向加噪、反向去噪 | 高质量图像/视频生成。 |
|
||
| **Flow-based Models（流模型）** | RealNVP, Glow | 显式概率分布可逆映射 | 精确对数似然估计。 |
|
||
|
||
👉 **建议学习路线**：
|
||
AutoEncoder → VAE → GAN → Diffusion → Flow
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧮 四、图结构与时空建模
|
||
|
||
| 类别 | 模型代表 | 核心思想 | 应用方向 |
|
||
| ---------------------------------- | ------------------- | ----------- | ------------- |
|
||
| **GNN（图神经网络）** | GCN, GraphSAGE, GAT | 图结构节点消息传播 | 社交网络、分子、知识图谱。 |
|
||
| **ST-GCN / Temporal GNN** | 时空图卷积网络 | 时序 + 图拓扑 | 行为识别、交通预测。 |
|
||
| **Neural ODE / Continuous Models** | Chen et al., 2018 | 将网络当作微分方程求解 | 连续时间建模、物理模拟。 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧭 五、强化学习与决策模型
|
||
|
||
| 类别 | 模型代表 | 核心思想 | 代表系统 |
|
||
| ------------------------------- | -------------------- | ---------------------- | --------------- |
|
||
| **DQN（Deep Q Network）** | Mnih et al., 2015 | Q-Learning + CNN | Atari 游戏突破。 |
|
||
| **Policy Gradient / A2C / PPO** | Schulman et al. | 策略梯度法 | 控制类任务、机器人。 |
|
||
| **AlphaGo 系列** | DeepMind | MCTS + Policy/Value 网络 | 强化学习+搜索。 |
|
||
| **RLHF（人类反馈强化学习）** | OpenAI (InstructGPT) | 人类偏好引导LLM对齐 | ChatGPT、Claude。 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧠 六、混合与前沿架构（2023–2025趋势）
|
||
|
||
| 方向 | 模型代表 | 特点 |
|
||
| --------------------------------- | --------------------------- | ------------------ |
|
||
| **Mixture-of-Experts (MoE)** | Switch Transformer, Mixtral | 按需激活部分专家，提升效率。 |
|
||
| **Diffusion Transformer (DiT)** | Stable Diffusion 3, Sora | 扩散+Transformer 融合。 |
|
||
| **Mamba / RWKV / Hyena** | 结构性序列建模（非Attention） | 更长上下文、更低计算。 |
|
||
| **Retriever-augmented (RAG)** | RETRO, Atlas | 外部知识检索 + 生成结合。 |
|
||
| **Neural Radiance Fields (NeRF)** | 3D表示学习 | 3D重建、视频生成。 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🚀 学习建议（从基础到前沿）
|
||
|
||
| 阶段 | 重点学习内容 | 实践建议 |
|
||
| -------- | ------------------- | ----------------- |
|
||
| **入门阶段** | MLP, CNN, RNN, LSTM | MNIST、IMDB分类 |
|
||
| **进阶阶段** | Transformer, ResNet | NLP/ViT实验 |
|
||
| **生成阶段** | AE, VAE, GAN | 图像生成、风格迁移 |
|
||
| **前沿阶段** | Diffusion, MoE, RAG | 文生图 / Agent / RAG |
|
||
| **研究阶段** | GNN, NeRF, Mamba | 论文复现、开源项目贡献 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
如果你愿意，我可以帮你整理一份
|
||
👉 **「AI基座模型学习路线图（附论文、代码和推荐实现顺序）」**，
|
||
让你从 MLP 一路系统学到 Diffusion 和 Mamba。
|
||
|
||
是否希望我帮你出这一份？
|
||
|
||
|
||
非常好！👏
|
||
你提到的 **U-Net** ——非常关键，它确实是一个经常被忽略、但在现代AI体系中**地位极高**的“隐形基座模型”。
|
||
我们来把它放入整个深度学习架构图谱中，顺便补全所有“还漏掉的核心架构”。
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 🧬 一、U-Net 是什么？
|
||
|
||
**U-Net（Ronneberger et al., 2015）**
|
||
是一个典型的 **Encoder–Decoder 卷积神经网络**，
|
||
主要用于 **图像分割（semantic segmentation）**，但后来在 **生成式模型、医学影像、Diffusion** 等领域成为关键基座。
|
||
|
||
### 🧩 核心结构
|
||
|
||
```
|
||
输入图像
|
||
↓
|
||
Encoder（收缩路径）——提取特征
|
||
↓
|
||
Bottleneck
|
||
↓
|
||
Decoder（扩张路径）——逐步恢复分辨率
|
||
↕
|
||
跳跃连接（skip connections）——传递细节
|
||
↓
|
||
输出分割/生成图像
|
||
```
|
||
|
||
### 💡 为什么重要：
|
||
|
||
* **CNN + 对称解码器结构** → 捕捉全局与局部信息。
|
||
* **跳跃连接（skip connections）** → 细节恢复关键。
|
||
* **扩散模型（Stable Diffusion）底层网络** 就是 **U-Net！**
|
||
|
||
> 例如 Stable Diffusion 的核心「去噪网络」= 改进版 U-Net + 时间嵌入 + 自注意力层。
|
||
|
||
### 📍分类定位：
|
||
|
||
> U-Net 属于：
|
||
> **「卷积网络 → 编解码结构 → 图像生成/分割基座」**
|
||
|
||
也就是：
|
||
|
||
```
|
||
MLP → CNN → Encoder–Decoder（U-Net） → VAE / GAN / Diffusion
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## 📚 二、补充：常被忽略但必须知道的“核心基座模型/思想”
|
||
|
||
为了完整起见，下面列出你前面提到的之外、
|
||
很多人容易漏掉但非常重要的模型家族或思想模块（我按用途分）👇
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🧩 （A）卷积与视觉方向
|
||
|
||
| 模型 | 核心贡献 | 地位 |
|
||
| ---------------------------------- | ---------------------- | --------------- |
|
||
| **LeNet (1998)** | 最早的CNN实现（手写数字识别） | CNN起源 |
|
||
| **AlexNet (2012)** | ReLU + Dropout + GPU训练 | 深度学习复兴起点 |
|
||
| **VGGNet (2014)** | 统一小卷积核结构 | 现代CNN标准结构 |
|
||
| **Inception (GoogLeNet)** | 多尺度卷积并行 | 高效特征提取 |
|
||
| **ResNet (2015)** | 残差连接 | 深层训练可行性突破 |
|
||
| **U-Net (2015)** | 编解码 + skip connection | 图像分割/生成核心 |
|
||
| **DenseNet (2017)** | 层间特征复用 | 参数高效 |
|
||
| **Vision Transformer (ViT, 2020)** | 图像块序列化 | Transformer进入CV |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🧠 （B）序列与语言方向
|
||
|
||
| 模型 | 核心贡献 |
|
||
| ------------------------------ | -------------------- |
|
||
| **RNN / LSTM / GRU** | 解决时序依赖与梯度问题 |
|
||
| **Seq2Seq + Attention (2014)** | 编码解码的语言翻译框架 |
|
||
| **Transformer (2017)** | 并行注意力机制，取代RNN |
|
||
| **BERT (2018)** | 双向编码理解 |
|
||
| **GPT (2018–)** | 自回归生成 |
|
||
| **T5 (2019)** | “Text-to-Text”统一框架 |
|
||
| **Mamba (2024)** | 非Attention序列结构（线性高效） |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🎨 （C）生成模型方向（概率建模与对抗）
|
||
|
||
| 模型 | 核心思想 | 典型用途 |
|
||
| ------------------------------------- | ---------- | --------- |
|
||
| **AutoEncoder (AE)** | 重构输入、压缩表示 | 表征学习 |
|
||
| **VAE** | 潜变量概率建模 | 连续生成 |
|
||
| **GAN** | 对抗训练 | 图像生成 |
|
||
| **U-Net** | 编解码生成结构 | 分割、扩散模型骨架 |
|
||
| **Diffusion Models** | 噪声→数据的反向生成 | 高质量图像生成 |
|
||
| **Normalizing Flow (Glow, RealNVP)** | 可逆变换，精确似然 | 概率建模 |
|
||
| **Score-based / Energy-based Models** | 通过梯度场生成数据 | 理论方向重要 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🔢 （D）图结构与关系建模
|
||
|
||
| 模型 | 特点 |
|
||
| ----------------------------------------- | -------- |
|
||
| **GCN (Graph Convolution Network)** | 图上卷积 |
|
||
| **GAT (Graph Attention Network)** | 图注意力机制 |
|
||
| **GraphSAGE** | 采样聚合式图表示 |
|
||
| **Message Passing Neural Network (MPNN)** | 图传播统一框架 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🧮 （E）强化学习与规划方向
|
||
|
||
| 模型 / 方法 | 关键思想 |
|
||
| -------------------------- | ---------------- |
|
||
| **DQN** | Q-learning + CNN |
|
||
| **A3C / PPO / DDPG / SAC** | 策略梯度与连续控制 |
|
||
| **AlphaGo / AlphaZero** | 结合搜索与神经网络 |
|
||
| **RLHF** | 人类反馈对齐LLM |
|
||
| **Dreamer / World Models** | 用生成模型做预测控制 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
### 🧱 （F）结构创新与现代趋势（2022–2025）
|
||
|
||
| 模型 / 思想 | 特点 |
|
||
| ------------------------------------------ | ----------------- |
|
||
| **Mixture-of-Experts (MoE)** | 按需激活子模型（稀疏计算） |
|
||
| **Diffusion Transformer (DiT)** | 将扩散与Transformer统一 |
|
||
| **Recurrent Memory Models** | 长上下文存储 |
|
||
| **NeRF（神经辐射场）** | 3D生成基础 |
|
||
| **Slot Attention / Object-Centric Models** | 对象级感知 |
|
||
| **RAG（Retrieval-Augmented Generation）** | 检索增强生成 |
|
||
| **Liquid Neural Networks / Neural ODEs** | 连续时间动态系统建模 |
|
||
|
||
---
|
||
|
||
## ✅ 小结：最核心的“AI基座模型框架图”
|
||
|
||
```
|
||
传统神经网络：
|
||
MLP → CNN → RNN/LSTM → Attention → Transformer
|
||
|
||
生成模型：
|
||
AE → VAE → U-Net → GAN → Diffusion → Flow
|
||
|
||
视觉建模：
|
||
CNN → ResNet → U-Net → ViT
|
||
|
||
图结构：
|
||
GCN → GAT → MPNN
|
||
|
||
强化学习：
|
||
DQN → PPO → AlphaGo → RLHF
|
||
|
||
现代融合：
|
||
Diffusion Transformer → MoE → Mamba → NeRF → RAG
|
||
```
|
||
|
||
---
|
||
|
||
如果你想系统学这些，我可以给你：
|
||
|
||
* 一张可视化「AI基座模型思维导图」
|
||
* 每个模型对应的代表论文 + 直观讲解 + 代码实现（PyTorch版本）
|
||
|
||
要我帮你做这一份吗？那样你可以从「MLP」一直学到「Diffusion Transformer」，一步不漏。
|