系统工程与电子技术 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (7): 2323-2345.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2024.07.16

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受限玻尔兹曼机及其变体研究综述

汪强龙1, 高晓光1, 吴必聪2, 胡子剑1, 万开方1,*   

  1. 1. 西北工业大学电子信息学院, 陕西 西安 710129
    2. 巴黎一大管理学院, 巴黎 75005
  • 收稿日期:2023-08-04 出版日期:2024-06-28 发布日期:2024-07-02
  • 通讯作者: 万开方
  • 作者简介:汪强龙 (1995—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为深度学习、受限玻尔兹曼机
    高晓光 (1957—), 女, 教授, 博士, 主要研究方向为贝叶斯网络学习、航空火力控制与作战效能分析
    吴必聪 (1995—), 女, 博士研究生, 主要研究方向为工商管理、数字生态经济
    胡子剑 (1996—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为深度强化学习
    万开方 (1987—), 男, 副研究员, 博士, 主要研究方向为强化学习、航空作战效能分析
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(61573285);国家自然科学基金(62003267);陕西省重点研发计划项目(2023-GHZD-33);中央高校基本科研业务费专项资金(G2022KY0602);电磁空间作战与应用重点实验室(2022ZX0090)

Review of research on restricted Boltzmann machine and its variants

Qianglong WANG1, Xiaoguang GAO1, Bicong WU2, Zijian HU1, Kaifang WAN1,*   

  1. 1. School of Electronic Information, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710129, China
    2. Stratégie et économie d'Entreprise, Paris 1 Panthéon Sorbonne, Paris 75005, France
  • Received:2023-08-04 Online:2024-06-28 Published:2024-07-02
  • Contact: Kaifang WAN

摘要:

受限玻尔兹曼机作为学习数据分布和提取内在特征的典型概率图模型, 是深度学习领域重要的基础模型。近年来, 通过改进受限玻尔兹曼机的模型结构和能量函数得到众多新兴模型, 即受限玻尔兹曼机变体, 可以进一步提升模型的特征提取性能。研究受限玻尔兹曼机及其变体能够显著促进深度学习领域的发展, 实现大数据时代海量信息的快速提取。基于此, 对近年来受限玻尔兹曼机及其变体的相关研究进行系统回顾, 并创新性地从训练算法改进、模型结构改进、模型深层融合研究和模型相关最新应用4个方面进行全面综述。其中, 重点梳理受限玻尔兹曼机训练算法和变体模型的发展史。最后, 讨论受限玻尔兹曼机及其变体领域的现存难点与挑战, 对主要研究工作进行总结与展望。

关键词: 受限玻尔兹曼机, 深度学习, 受限玻尔兹曼机变体, 概率无向图, 特征提取

Abstract:

As a typical probabilistic graphical model for learning data distribution and extracting intrinsic features, the restricted Boltzmann machine (RBM) is an important fundamental model in the field of deep learning. In recent years, numerous emerging models, i.e., RBM variants, have been obtained by improving the model structure and energy function of RBM, which can further enhance the feature extraction performance of the model. The study of RBM and its variants can significantly contribute to the development of the deep learning field and realize the rapid extraction of massive information in the era of big data. Based on this, the relevant research on RBM and its variants are systematically reviewed in recent years, and the improvement of training algorithm, model structure, deep model fusion research and the latest application are creatively reviewed. In particular, the focus is on sorting out the develop history of training algorithms and variants for RBM. Finally, the existing difficulties and challenges in the field of RBM and its variants are discussed, and the main research work is summarized and prospected.

Key words: restricted Boltzmann machine (RBM), deep learning, restricted Boltzmann machine variants, probabilistic undirected graph, feature extraction

中图分类号: