Convolutional Neural Network (CNN) (Evrişimli Sinir Ağı)

CNN (Convolutional Neural Network - Evrisimsel Sinir Agi), goruntu ve uzamsal verilerden hiyerarsik ozellikler cikartan bir derin ogrenme mimarisidir. Evrisme islemi sayesinde modelin her neron'unun tum girdiyle degil yalnizca yerel bir bolgeyle baglantili olmasi, parametre sayisini drastik bicimde azaltir ve uzamsal kaliplari gormek icin idealize edilmis bir yapi olusturur. CNN'in temel yapi tasi evrisme katmanidir. Bu katmanda kucuk bir filtre (kernel), genellikle 3x3 veya 5x5 boyutunda, girdi haritasi uzerinde kayan pencereyle carpma islemi uygular. Her filtre, kenar, doku veya renk gecisi gibi belirli bir uzamsal kaliba duyarlidir. Derin bir CNN'de ilk katmanlar basit kenarlar ogrenirken sonraki katmanlar bu kenarlari birlesitirerek sekiller, nesneler ve nihayet tum nesne kategorileri ogrenir. Havuzlama (pooling) katmanlari evrisme ciktilarinin uzamsal boyutunu kucultmektedir. Max-pooling, belirli bir bolgedeki en buyuk aktivasyon degerini secer; bu sayede model konum degisimlerine karsi olcude direncli hale gelir. Kuculen ozellik haritalari sonraki evrisme katmanlarinin daha genis bir alani gormeyi mumkun kilar. Mimari tarihinde CNN'in yeri kritiktir. Yann LeCun 1989'da el yazisi rakam tanima icin LeNet'i tasarladi. 2012'de Alex Krizhevsky ve ekibi ImageNet yarismmasinda AlexNet ile o zamana kadar gorulmemis bir suc orani saglamasi, derin ogrenme alaninin patlamasini tetikledi. Ardından VGGNet, GoogLeNet, ResNet ve EfficientNet gibi mimariler gorunteden anlama icin yeni standartlar belirledi. Kalan baglantili (residual) katmanlar mimarilerin cok daha derin ancak egitimi kolay hale gelmesini mumkun kildi. CNN'ler goruntu siniflandirma, nesne tespiti (YOLO, SSD), semantik segmentasyon, yuz tanima ve tibbi goruntu analizi gibi alanlarda yayginca kullanilmaktadir. Dil modelleme icin transformer mimarisinin yukselisiyle CNN'in NLP'deki rolu azalmis olsa da gorsel veri icin hala temel mimari olma ozelligini korumaktadir. **Sik Sorulan Sorular** **CNN ile tam baglantili (dense) aglar arasindaki fark nedir?** Tam baglantili aglar her neuronu tum girdiyle baglar; bu parametre patlamasi ve uzamsal bilgi kaybi demektir. CNN yerel baglanti ve agirlik paylasimi ile parametre ekonomisi saglar ve uzamsal kaliplari verimli ogrenilir. **Kucuk veri kumesiyle CNN egitmek mumkun mudur?** Transfer ogrenme ile evet. ImageNet uzerinde onegitim gormis bir CNN'in son katmanlari, kucuk bir ozgun veri kumesiyle ince ayar yapilarak kullanilabilir; bu yaklasim ozelliklede gorsel siniflandirma gorevlerinde yaygindir. **CNN'ler metin icin de kullanilabilir mi?** 1D evrisme katmanlari metin siniflandirma ve sentiment analizinde kullanilmistir. Ancak Transformer mimarisi uzun mesafe bagimliklarini daha iyi modelledigi icin NLP'de CNN'lerin populerligini buyuk olcude assmistir. **GPU CNN egitimini neden bu kadar hizlandiriyor?** Evrisme islemi buyuk olcekli paralel matris carpimlarindan olusur; GPU'larin binden fazla islem cekirdegi bu tip isleri CPU'ya gore onlarca kat daha hizli yurutmek icin optimize edilmistir.