神經網絡(一):前向神經網絡(FP)


1.相關概念

神經網絡(Neural Network)本質是一個非線性分類器(可以是二分類或多分類),適用於樣本特征維度很高,並且非線性可分時。

【神經網絡最終輸出是一個復雜的非線性預測函數,可視化為高維空間中的一個復雜的非線性邊界】

【神經網絡的訓練過程就是根據輸入樣本(xi,yi)擬合出權重參數,模型訓練的最終結果是得到權重參數weight】

                              非線性邊界示意圖

                           簡單前向傳播神經網絡示意圖 

神經網絡的結構(architecture):輸入層,隱藏層(1或多層),輸出層相關參數

輸入層:樣本特征

隱藏層:通過非線性函數構造的復雜特征

輸出層:分類結果【如果是sigmoid函數的話,則輸出屬於某一種類的概率值。】

偏置(bias):除了輸出層之外,輸入層和隱藏層都有一個偏置項a0。

權重系數矩陣(weights/parameter matrix):注意維度為 (Sj+1 x Sj+1)。

激勵函數(activation function):神經網絡中應用的非線性函數:可以是relu(),sigmoid()...【sigmoid也叫 logistic function】

【神經網絡模型和logistic回歸的聯系:當所用的函數時sigmoid函數時,第j+1層中單個神經元的計算相當於一次logistic回歸。神經網絡的進步之處在於在一層中構造多個復雜特征,並可以有多層。神經網絡的代價函數是logistic回歸的代價函數的一般化】 

前向傳播步驟:

2.相關公式及向量表示

1)代價函數

logistic regression:

neural network:

2) 多分類輸出yi的表示形式:向量 

 

3.簡單例子(python/matlab,開源框架)

1) AND、(NOTx1)AND(NOTx2)、OR=> XNOR 【簡單例子說明復雜特征的構造】

2) 書寫數字識別

3) 計算機視覺識別道路不同對象(行人、摩托、小轎車、大貨車)【多元分類問題】

 

參考資料:

1.吳恩達機器學習相關網站、視頻及筆記

https://www.coursera.org/learn/machine-learning,斯坦福機器學習資料

2.B站前饋神經網絡白板推導


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