第 7 课 · 让一个小窗口在九格图上移动

学生工作纸

第 7 课学生工作纸|让一个小窗口在九格图上移动

本课问题:同一个小核移到不同位置,为什么会得到不同响应?

先填预测,运行后另写观察,不擦掉猜错的记录。课程原始材料和程序均为教学小例子。把本页与课堂实验并排打开,答案页在独立练习结束后再使用。

任务与记录

Q1—Q2|0—20 分钟

图 I=[[1,2,0],[0,1,3],[2,0,1]],核 K=[[1,0],[0,−1]],步幅 1,无填充、无偏置、不翻转核。Q1 先猜可放窗口数。Q2 手算左上窗口,继续其余三窗,再按“计算并查看过程”。

Q3|20—36 分钟

分别记录原始响应、ReLU 后激活图和全图最大值。只把中心 I[第2行,第2列] 从 1 改 0,先预测哪些响应改变,再运行。解释中心同时进入多个窗口但影响未必一样。

Q4|36—48 分钟,独立

图换为 J=[[2,0,1],[1,3,2],[0,1,4]],核与其他条件相同。手算四项响应、激活图、池化;再只改步幅 2,画合法位置并运行核对。

Q5—Q6|48—60 分钟

Q5 任选输出反查原图四格,说明固定核是否经过训练。Q6 写滑窗、乘加、激活、池化四步与信息丢失的一例,说明实验不能证明的真实视觉效果。

运行记录格式

四个窗口的核对格

输出位置用“窗口左上角在原图的第几行、第几列”标记。每个窗口都依照相同的核位置做四次乘法,核本身不随窗口移动而改数。

窗口左上位置 原图四格 四项乘积 相加结果 ReLU 后
第1行第1列
第1行第2列
第2行第1列
第2行第2列

Q3 用另一种颜色圈出中心格参与的乘法,指出其系数。Q4 改步幅后先划掉不再访问的位置,再比较结果,避免把“少计算一个位置”误记为“该位置计算得到零”。

每一轮记录:题号/输入框全部值/点击“计算并查看过程”前的预测/一个中间计算/实际结果/哪一条猜测要修订。为了判断原因,一轮只改一个指定条件;题目要求整组新材料时,先写清这是新实验。

遇到页面无法运行:使用本页相同的输入、步骤与判定规则在纸上完成,必要时用普通计算器。保留预测、中间量和最后核对,注明实际完成的是纸面复算。没有外部 AI 调用,不把这项工作说成已经得到某个产品的真实效果。

离堂提交

提交工作纸和一份运行观察。预测错不扣分;过程和复核依据要写清。自己无法解释的部分用问号标出,方便下一课继续追问。