BP原理 - 前向計算與反向傳播實例


Outline

前向計算

反向傳播

 

很多事情不是需要聰明一點,而是需要耐心一點,踏下心來認真看真的很簡單的。

 

假設有這樣一個網絡層:

第一層是輸入層,包含兩個神經元i1 i2和截距b1;

第二層是隱含層,包含兩個神經元h1 h2和截距b2,

第三層是輸出o1,o2,每條線上標的wi是層與層之間連接的權重,激活函數默認為sigmoid函數。

 

賦初值為:

 

輸入數據  i1=0.05,i2=0.10;

輸出數據  o1=0.01, o2=0.99;

初始權重  w1=0.15,w2=0.20,w3=0.25,w4=0.30;

      w5=0.40,w6=0.45,w7=0.50,w8=0.55

 

目標:給出輸入數據i1,i2(0.05和0.10),使輸出盡可能與原始輸出o1,o2(0.01和0.99)接近。

 

 

Step 1 前向計算

 

1. 輸入層—>隱含層:

計算神經元h1的輸入加權和:

神經元h1的輸出o1:(此處用到激活函數為sigmoid函數):

同理,可計算出神經元h2的輸出o2:

 

2. 隱含層—>輸出層:

計算輸出層神經元o1的值:

同理,計算o2:

 

前向計算過程結束,得到輸出值為[0.75136079 , 0.772928465],與實際值[0.01 , 0.99]相差很遠,對誤差進行反向傳播,更新權值,重新計算輸出。

 

 

Step 2 反向傳播

 

1. 計算總誤差

總誤差:(square error)

分別計算o1和o2的誤差,總誤差為兩者之和:

 

2. 輸出層—>隱含層的權值更新

以權重參數w5為例,如果想知道w5對整體誤差產生了多少影響,用整體誤差對w5求偏導求出:(鏈式法則)

如圖所示:

現在分別計算每個式子的值:  loss--Sigmoid--weight

計算

 

計算下一步之前,先來看一下Sigmoid函數求導:

根據倒數法則從f(x)開始推導得出:

有以上兩個式子可推出:

 

計算

 

計算

最后三者相乘:

這樣我們就計算出整體誤差E(total)對w5的偏導值。

 

綜合以上四步計算過程可得:

為了表達方便,用來表示輸出層的誤差:

因此,整體誤差E(total)對w5的偏導公式可以寫成:

如果輸出層誤差計為負的話,也可以寫成:

 

最后,更新w5的值,是學習速率,這里設為0.5:

同理,可更新w6,w7,w8:

 

3. 隱含層—>輸入層的權值更新

上一部分傳播過程為:out(o1)—>net(o1)—>w5;

此處:out(h1)—>net(h1)—>w1,注意out(h1)會接受E(o1)和E(o2)兩個地方傳來的誤差,兩個都要計算

 

 

計算

先計算

同理,計算出:

兩者相加得到總值:

再計算

再計算

最后,三者相乘:

 為了簡化公式,用sigma(h1)表示隱含層單元h1的誤差:

最后,更新w1的權值:

同理,額可更新w2,w3,w4的權值:

 

一次誤差的反向傳播完成,之后再把更新的權值重新計算,得到新的誤差,該例中第一次迭代之后,總誤差E(total)由0.298371109下降至0.291027924。迭代10000次后,總誤差為0.000035085,輸出為[0.015912196,0.984065734](原輸入為[0.01,0.99])。

 


免責聲明!

本站轉載的文章為個人學習借鑒使用,本站對版權不負任何法律責任。如果侵犯了您的隱私權益,請聯系本站郵箱yoyou2525@163.com刪除。



 
粵ICP備18138465號   © 2018-2025 CODEPRJ.COM