❶ BP神經網路演算法的摘 要
BP神經網路演算法是在BP神經網路現有演算法的基礎上提出的,是通過任意選定一組權值,將給定的目標輸出直接作為線性方程的代數和來建立線性方程組,解得待求權,不存在傳統方法的局部極小及收斂速度慢的問題,且更易理解。
❷ BP神經網路可以得到最優解嗎
如果題主是想知道可以得到最優解嗎,答案是可以。
但如果題主是想問一定能得到最優解嗎,答案是不一定。
BP神經網路一個重要問題就是容易陷入局部最優解,無法達到全局最優解,尤其是當數據量較大或者較為復雜的時候很難得到全局最優解。如何有效避免陷入局部最優、達到實際最優解也是目前很多人在研究的問題。
❸ BP神經網路的原理的BP什麼意思
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在本教程中,您將學習如何在R語言中創建神經網路模型。
神經網路(或人工神經網路)具有通過樣本進行學習的能力。人工神經網路是一種受生物神經元系統啟發的信息處理模型。它由大量高度互連的處理元件(稱為神經元)組成,以解決問題。它遵循非線性路徑,並在整個節點中並行處理信息。神經網路是一個復雜的自適應系統。自適應意味著它可以通過調整輸入權重來更改其內部結構。
該神經網路旨在解決人類容易遇到的問題和機器難以解決的問題,例如識別貓和狗的圖片,識別編號的圖片。這些問題通常稱為模式識別。它的應用范圍從光學字元識別到目標檢測。
本教程將涵蓋以下主題:
神經網路概論
正向傳播和反向傳播
激活函數
R中神經網路的實現
案例
利弊
結論
神經網路概論
神經網路是受人腦啟發執行特定任務的演算法。它是一組連接的輸入/輸出單元,其中每個連接都具有與之關聯的權重。在學習階段,網路通過調整權重進行學習,來預測給定輸入的正確類別標簽。
人腦由數十億個處理信息的神經細胞組成。每個神經細胞都認為是一個簡單的處理系統。被稱為生物神經網路的神經元通過電信號傳輸信息。這種並行的交互系統使大腦能夠思考和處理信息。一個神經元的樹突接收來自另一個神經元的輸入信號,並根據這些輸入將輸出響應到某個其他神經元的軸突。
創建測試數據集
創建測試數據集:專業知識得分和溝通技能得分
預測測試集的結果
使用計算函數預測測試數據的概率得分。
現在,將概率轉換為二進制類。
預測結果為1,0和1。
利弊
神經網路更靈活,可以用於回歸和分類問題。神經網路非常適合具有大量輸入(例如圖像)的非線性數據集,可以使用任意數量的輸入和層,可以並行執行工作。
還有更多可供選擇的演算法,例如SVM,決策樹和回歸演算法,這些演算法簡單,快速,易於訓練並提供更好的性能。神經網路更多的是黑盒子,需要更多的開發時間和更多的計算能力。與其他機器學習演算法相比,神經網路需要更多的數據。NN僅可用於數字輸入和非缺失值數據集。一位著名的神經網路研究人員說:「神經網路是解決任何問題的第二好的方法。最好的方法是真正理解問題。」
神經網路的用途
神經網路的特性提供了許多應用方面,例如:
模式識別:神經網路非常適合模式識別問題,例如面部識別,物體檢測,指紋識別等。
異常檢測:神經網路擅長異常檢測,它們可以輕松檢測出不適合常規模式的異常模式。
時間序列預測:神經網路可用於預測時間序列問題,例如股票價格,天氣預報。
自然語言處理:神經網路在自然語言處理任務中提供了廣泛的應用,例如文本分類,命名實體識別(NER),詞性標記,語音識別和拼寫檢查。
最受歡迎的見解
1.r語言用神經網路改進nelson-siegel模型擬合收益率曲線分析
2.r語言實現擬合神經網路預測和結果可視化
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❹ bp神經網路是有監督還是無監督
bp神經網路是有監督。
BP神經網路是最基礎的神經網路,其輸出結果採用前向傳播,誤差採用反向(Back Propagation)傳播方式進行。BP神經網路是有監督學習,不妨想像這么一個應用場景:輸入數據是很多銀行用戶的年齡、職業、收入等,輸出數據是該用戶借錢後是否還貸。
作為銀行風控部門的負責人,你希望建立一個神經網路模型,從銀行多年的用戶數據中學習針對銀行客戶的風控模型,以此判定每個人的信用,並決定是否放貸。
基本原理
人工神經網路無需事先確定輸入輸出之間映射關系的數學方程,僅通過自身的訓練,學習某種規則,在給定輸入值時得到最接近期望輸出值的結果。作為一種智能信息處理系統,人工神經網路實現其功能的核心是演算法。
BP神經網路是一種按誤差反向傳播(簡稱誤差反傳)訓練的多層前饋網路,其演算法稱為BP演算法,它的基本思想是梯度下降法,利用梯度搜索技術,以期使網路的實際輸出值和期望輸出值的誤差均方差為最小。
❺ BP神經網路
神經網路能很好地解決不同的機器學習問題。神經網路模型是許多邏輯單元按照不同層級組織起來的網路,每一層的輸出變數都是下一層的輸入變數。
上圖顯示了人工神經網路是一個分層模型,邏輯上可以分為三層:
輸入層 :輸入層接收特徵向量 x
輸出層 :輸出層產出最終的預測 h
隱含層 :隱含層介於輸入層與輸出層之間,之所以稱之為隱含層,是因為當中產生的值並不像輸入層使用的樣本矩陣 X或者輸出層用到的標簽矩陣 y 那樣直接可見。
下面引入一些標記法來幫助描述模型:
!$ a^{(j)}_{i} $ 代表第j層的第i個激活單元。 !$ heta^{(j)} $ 代表從第 j 層映射到第 j+1 層時的權重的矩陣,例如 !$ heta^{(1)} $ 代表從第一層映射到第二層的權重的矩陣。其尺寸為:以第 j+1層的激活單元數量為行數,以第 j 層的激活單元數加一為列數的矩陣。例如:上圖所示的神經網路中 !$ heta^{(1)} $ 的尺寸為 3*4。
對於上圖所示的模型,激活單元和輸出分別表達為:
!$ a^{(2)}_{1} = g( heta^{(1)}_{10}x_0 + heta^{(1)}_{11}x_1 + heta^{(1)}_{12}x_2 + heta^{(1)}_{13}x_3 ) $
!$a^{(2)}_{2} = g( heta^{(1)}_{20}x_0 + heta^{(1)}_{21}x_1 + heta^{(1)}_{22}x_2 + heta^{(1)}_{23}x_3 ) $
!$a^{(2)}_{3} = g( heta^{(1)}_{30}x_0 + heta^{(1)}_{31}x_1 + heta^{(1)}_{32}x_2 + heta^{(1)}_{33}x_3 ) $
!$h_{ heta}{(x)} = g( heta^{(2)}_{10}a^{2}_{0} + heta^{(2)}_{11}a^{2}_{1} + heta^{(2)}_{12}a^{2}_{2} + heta^{(2)}_{13}a^{2}_{3} ) $
下面用向量化的方法以上面的神經網路為例,試著計算第二層的值:
對於多類分類問題來說:
我們可將神經網路的分類定義為兩種情況:二類分類和多類分類。
二類分類: !$ S_{L} = 0,y = 0,y = 1$
多類分類: !$ S_{L} = k, y_{i} = 1表示分到第i類;(k>2)$
在神經網路中,我們可以有很多輸出變數,我們的 !$h_{ heta}{(x)} $ 是一個維度為K的向量,並且我們訓練集中的因變數也是同樣維度的一個向量,因此我們的代價函數會比邏輯回歸更加復雜一些,為: !$ h_{ heta}{(x)} in R^{K}(h_{ heta}{(x)})_{i} = i^{th} output$
我們希望通過代價函數來觀察演算法預測的結果與真實情況的誤差有多大,唯一不同的是,對於每一行特徵,我們都會給出K個預測,基本上我們可以利用循環,對每一行特徵都預測K個不同結果,然後在利用循環在K個預測中選擇可能性最高的一個,將其與y中的實際數據進行比較。
正則化的那一項只是排除了每一層 !$ heta_0$ 後,每一層的 矩陣的和。最里層的循環j循環所有的行(由 +1 層的激活單元數決定),循環i則循環所有的列,由該層( !$ s_l$ 層)的激活單元數所決定。即: !$h_{ heta}{(x)}$ 與真實值之間的距離為每個樣本-每個類輸出的加和,對參數進行 regularization 的 bias 項處理所有參數的平方和。
由於神經網路允許多個隱含層,即各層的神經元都會產出預測,因此,就不能直接利用傳統回歸問題的梯度下降法來最小化 !$J( heta)$ ,而需要逐層考慮預測誤差,並且逐層優化。為此,在多層神經網路中,使用反向傳播演算法(Backpropagation Algorithm)來優化預測,首先定義各層的預測誤差為向量 !$ δ^{(l)} $
訓練過程:
當我們對一個較為復雜的模型(例如神經網路)使用梯度下降演算法時,可能會存在一些不容易察覺的錯誤,意味著,雖然代價看上去在不斷減小,但最終的結果可能並不是最優解。
為了避免這樣的問題,我們採取一種叫做梯度的數值檢驗( Numerical Gradient Checking )方法。這種方法的思想是通過估計梯度值來檢驗我們計算的導數值是否真的是我們要求的。
對梯度的估計採用的方法是在代價函數上沿著切線的方向選擇離兩個非常近的點然後計算兩個點的平均值用以估計梯度。即對於某個特定的 ,我們計算出在 !$ heta - epsilon$ 處和 !$ heta + epsilon$ 的代價值(是一個非常小的值,通常選取 0.001),然後求兩個代價的平均,用以估計在 !$ heta$ 處的代價值。
當 !$ heta$ 是一個向量時,我們則需要對偏導數進行檢驗。因為代價函數的偏導數檢驗只針對一個參數的改變進行檢驗,下面是一個只針對 !$ heta_1$ 進行檢驗的示例:
如果上式成立,則證明網路中BP演算法有效,此時關閉梯度校驗演算法(因為梯度的近似計算效率很慢),繼續網路的訓練過程。
❻ BP人工神經網路
人工神經網路(artificialneuralnetwork,ANN)指由大量與自然神經系統相類似的神經元聯結而成的網路,是用工程技術手段模擬生物網路結構特徵和功能特徵的一類人工系統。神經網路不但具有處理數值數據的一般計算能力,而且還具有處理知識的思維、學習、記憶能力,它採用類似於「黑箱」的方法,通過學習和記憶,找出輸入、輸出變數之間的非線性關系(映射),在執行問題和求解時,將所獲取的數據輸入到已經訓練好的網路,依據網路學到的知識進行網路推理,得出合理的答案與結果。
岩土工程中的許多問題是非線性問題,變數之間的關系十分復雜,很難用確切的數學、力學模型來描述。工程現場實測數據的代表性與測點的位置、范圍和手段有關,有時很難滿足傳統統計方法所要求的統計條件和規律,加之岩土工程信息的復雜性和不確定性,因而運用神經網路方法實現岩土工程問題的求解是合適的。
BP神經網路模型是誤差反向傳播(BackPagation)網路模型的簡稱。它由輸入層、隱含層和輸出層組成。網路的學習過程就是對網路各層節點間連接權逐步修改的過程,這一過程由兩部分組成:正向傳播和反向傳播。正向傳播是輸入模式從輸入層經隱含層處理傳向輸出層;反向傳播是均方誤差信息從輸出層向輸入層傳播,將誤差信號沿原來的連接通路返回,通過修改各層神經元的權值,使得誤差信號最小。
BP神經網路模型在建立及應用過程中,主要存在的不足和建議有以下四個方面:
(1)對於神經網路,數據愈多,網路的訓練效果愈佳,也更能反映實際。但在實際操作中,由於條件的限制很難選取大量的樣本值進行訓練,樣本數量偏少。
(2)BP網路模型其計算速度較慢、無法表達預測量與其相關參數之間親疏關系。
(3)以定量數據為基礎建立模型,若能收集到充分資料,以定性指標(如基坑降水方式、基坑支護模式、施工工況等)和一些易獲取的定量指標作為輸入層,以評價等級作為輸出層,這樣建立的BP網路模型將更准確全面。
(4)BP人工神經網路系統具有非線性、智能的特點。較好地考慮了定性描述和定量計算、精確邏輯分析和非確定性推理等方面,但由於樣本不同,影響要素的權重不同,以及在根據先驗知識和前人的經驗總結對定性參數進行量化處理,必然會影響評價的客觀性和准確性。因此,在實際評價中只有根據不同的基坑施工工況、不同的周邊環境條件,應不同用戶的需求,選擇不同的分析指標,才能滿足復雜工況條件下地質環境評價的要求,取得較好的應用效果。
❼ BP神經網路的核心問題是什麼其優缺點有哪些
人工神經網路,是一種旨在模仿人腦結構及其功能的信息處理系統,就是使用人工神經網路方法實現模式識別.可處理一些環境信息十分復雜,背景知識不清楚,推理規則不明確的問題,神經網路方法允許樣品有較大的缺損和畸變.神經網路的類型很多,建立神經網路模型時,根據研究對象的特點,可以考慮不同的神經網路模型. 前饋型BP網路,即誤差逆傳播神經網路是最常用,最流行的神經網路.BP網路的輸入和輸出關系可以看成是一種映射關系,即每一組輸入對應一組輸出.BP演算法是最著名的多層前向網路訓練演算法,盡管存在收斂速度慢,局部極值等缺點,但可通過各種改進措施來提高它的收斂速度,克服局部極值現象,而且具有簡單,易行,計算量小,並行性強等特點,目前仍是多層前向網路的首選演算法.
多層前向BP網路的優點:
網路實質上實現了一個從輸入到輸出的映射功能,而數學理論已證明它具有實現任何復雜非線性映射的功能。這使得它特別適合於求解內部機制復雜的問題;
網路能通過學習帶正確答案的實例集自動提取「合理的」求解規則,即具有自學習能力;
網路具有一定的推廣、概括能力。
多層前向BP網路的問題:
從數學角度看,BP演算法為一種局部搜索的優化方法,但它要解決的問題為求解復雜非線性函數的全局極值,因此,演算法很有可能陷入局部極值,使訓練失敗;
網路的逼近、推廣能力同學習樣本的典型性密切相關,而從問題中選取典型樣本實例組成訓練集是一個很困難的問題。
難以解決應用問題的實例規模和網路規模間的矛盾。這涉及到網路容量的可能性與可行性的關系問題,即學習復雜性問題;
網路結構的選擇尚無一種統一而完整的理論指導,一般只能由經驗選定。為此,有人稱神經網路的結構選擇為一種藝術。而網路的結構直接影響網路的逼近能力及推廣性質。因此,應用中如何選擇合適的網路結構是一個重要的問題;
新加入的樣本要影響已學習成功的網路,而且刻畫每個輸入樣本的特徵的數目也必須相同;
網路的預測能力(也稱泛化能力、推廣能力)與訓練能力(也稱逼近能力、學習能力)的矛盾。一般情況下,訓練能力差時,預測能力也差,並且一定程度上,隨訓練能力地提高,預測能力也提高。但這種趨勢有一個極限,當達到此極限時,隨訓練能力的提高,預測能力反而下降,即出現所謂「過擬合」現象。此時,網路學習了過多的樣本細節,而不能反映樣本內含的規律
由於BP演算法本質上為梯度下降法,而它所要優化的目標函數又非常復雜,因此,必然會出現「鋸齒形現象」,這使得BP演算法低效;
存在麻痹現象,由於優化的目標函數很復雜,它必然會在神經元輸出接近0或1的情況下,出現一些平坦區,在這些區域內,權值誤差改變很小,使訓練過程幾乎停頓;
為了使網路執行BP演算法,不能用傳統的一維搜索法求每次迭代的步長,而必須把步長的更新規則預先賦予網路,這種方法將引起演算法低效。
❽ BP神經網路的梳理
BP神經網路被稱為「深度學習之旅的開端」,是神經網路的入門演算法。
各種高大上的神經網路都是基於BP網路出發的,最基礎的原理都是由BP網路而來 [1] ,另外由於BP神經網路結構簡單,演算法經典, 是神經網路中應用最廣泛的一種。
BP神經網路(back propagation neural network)全稱是反向傳播神經網路。
神經網路發展部分背景如下 [2] :
為解決非線性問題,BP神經網路應運而生。
那麼什麼是BP神經網路?稍微專業點的解釋要怎麼說呢?
很喜歡 最簡單的神經網路--Bp神經網路 一文對演算法原理的解釋,語言活潑,案例簡單,由淺入深。
文中提到所謂的 AI 技術,本質上是一種數據處理處理技術,它的強大來自於兩方面:1.互聯網的發展帶來的海量數據信息;2.計算機深度學習演算法的快速發展。AI 其實並沒有什麼神秘,只是在演算法上更為復雜 [3] 。
我們從上面的定義出發來解釋BP神經網路的原理。
BP神經網路整個網路結構包含了:一層輸入層,一到多層隱藏層,一層輸出層。
一般說L層神經網路,指的是有L個隱層,輸入層和輸出層都不計算在內的 [6] 。
BP神經網路模型訓練的學習過程由信號的 正向傳播 和誤差的 反向傳播 兩個過程組成。
什麼是信號的正向傳播?顧名思義,就是結構圖從左到右的運算過程。
我們來看看結構圖中每個小圓圈是怎麼運作的。我們把小圈圈叫做神經元,是組成神經網路的基本單元。
正向傳播就是輸入數據經過一層一層的神經元運算、輸出的過程,最後一層輸出值作為演算法預測值y'。
前面正向傳播的時候我們提到權重w、偏置b,但我們並不知道權重w、偏置b的值應該是什麼。關於最優參數的求解,我們在 線性回歸 、 邏輯回歸 兩章中有了詳細說明。大致來講就是:
BP神經網路全稱 back propagation neural network,back propagation反向傳播是什麼?
反向傳播的建設本質上就是尋找最優的參數組合,和上面的流程差不多,根據演算法預測值和實際值之間的損失函數L(y',y),來反方向地計算每一層的z、a、w、b的偏導數,從而更新參數。
對反向傳播而言,輸入的內容是預測值和實際值的誤差,輸出的內容是對參數的更新,方向是從右往左,一層一層的更新每一層的參數。
BP神經網路通過先正向傳播,構建參數和輸入值的關系,通過預測值和實際值的誤差,反向傳播修復權重;讀入新數據再正向傳播預測,再反向傳播修正,...,通過多次循環達到最小損失值,此時構造的模型擁有最優的參數組合。
以一個簡單的BP神經網路為例,由3個輸入層,2層隱藏層,每層2個神經元,1個輸出層組成。
【輸入層】傳入
【第一層隱藏層】
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置函數處理後,輸出 ;
輸出:
【第二層隱藏層】
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
輸出:
【輸出層】
對於輸出層神經元而言,輸入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ,輸出的是一個值
第一次運行正向傳播這個流程時隨用隨機參數就好,通過反向傳播不斷優化。因此需要在一開始對 設置一個隨機的初始值。
首先計算正向傳播輸出值 與實際值的損失 ,是一個數值。所謂反向是從右到左一步步來的,先回到 ,修正參數 。
以此類推,通過對損失函數求偏導跟新參數 ,再跟新參數 。這時又回到了起點,新的數據傳入又可以開始正向傳播了。
keras可以快速搭建神經網路,例如以下為輸入層包含7129個結點,一層隱藏層,包含128個結點,一個輸出層,是二分類模型。
神經網路反向傳播的優化目標為loss,可以觀察到loss的值在不斷的優化。
可以通過model.get_layer().get_weights()獲得每一層訓練後的參數結果。通過model.predict()預測新數據。
至此,BP神經網路的整個運算流程已經過了一遍。之前提到BP神經網路是為解決非線性問題應運而生的,那麼為什麼BP神經網路可以解決非線性問題呢?
還記得神經元里有一個激活函數的操作嗎?神經網路通過激活函數的使用加入非線性因素。
通過使用非線性的激活函數可以使神經網路隨意逼近復雜函數,從而使BP神經網路既可以處理線性問題,也可以處理非線性問題。
為什麼激活函數的使用可以加入非線性因素 [7] ?
其實邏輯回歸演算法可以看作只有一個神經元的單層神經網路,只對線性可分的數據進行分類。
輸入參數,加權求和,sigmoid作為激活函數計算後輸出結果,模型預測值和實際值計算損失Loss,反向傳播梯度下降求編導,獲得最優參數。
BP神經網路是比 Logistic Regression 復雜得多的模型,它的擬合能力很強,可以處理很多 Logistic Regression處理不了的數據,但是也更容易過擬合。
具體用什麼演算法還是要看訓練數據的情況,沒有一種演算法是使用所有情況的。
常見的前饋神經網路有BP網路,RBF網路等。
BP神經網路的一個主要問題是:結構不好設計。
網路隱含層的層數和單元數的選擇尚無理論上的指導,一般是根據經驗或者通過反復實驗確定。
但是BP神經網路簡單、易行、計算量小、並行性強,目前仍是多層前向網路的首選演算法。
[1] 深度學習開端---BP神經網路: https://blog.csdn.net/Chile_Wang/article/details/100557010
[2] BP神經網路發展歷史: https://zhuanlan.hu.com/p/47998728
[3] 最簡單的神經網路--Bp神經網路: https://blog.csdn.net/weixin_40432828/article/details/82192709
[4] 神經網路的基本概念: https://blog.csdn.net/jinyuan7708/article/details/82466653
[5] 神經網路中的 「隱藏層」 理解: https://blog.csdn.net/nanhuaibeian/article/details/100183000
[6] AI學習筆記:神經元與神經網路: https://www.jianshu.com/p/65eb2fce0e9e
[7] 線性模型和非線性模型的區別: https://www.cnblogs.com/toone/p/8574294.html
[8] BP神經網路是否優於logistic回歸: https://www.hu.com/question/27823925/answer/38460833
❾ 什麼是BP神經網路
BP演算法的基本思想是:學習過程由信號正向傳播與誤差的反向回傳兩個部分組成;正向傳播時,輸入樣本從輸入層傳入,經各隱層依次逐層處理,傳向輸出層,若輸出層輸出與期望不符,則將誤差作為調整信號逐層反向回傳,對神經元之間的連接權矩陣做出處理,使誤差減小。經反復學習,最終使誤差減小到可接受的范圍。具體步驟如下:
1、從訓練集中取出某一樣本,把信息輸入網路中。
2、通過各節點間的連接情況正向逐層處理後,得到神經網路的實際輸出。
3、計算網路實際輸出與期望輸出的誤差。
4、將誤差逐層反向回傳至之前各層,並按一定原則將誤差信號載入到連接權值上,使整個神經網路的連接權值向誤差減小的方向轉化。
5、対訓練集中每一個輸入—輸出樣本對重復以上步驟,直到整個訓練樣本集的誤差減小到符合要求為止。
❿ bp神經網路
BP(Back Propagation)網路是1986年由Rumelhart和McCelland為首的科學家小組提出,是一種按誤差逆傳播演算法訓練的多層前饋網路,是目前應用最廣泛的神經網路模型之一。BP網路能學習和存貯大量的輸入-輸出模式映射關系,而無需事前揭示描述這種映射關系的數學方程。它的學習規則是使用最速下降法,通過反向傳播來不斷調整網路的權值和閾值,使網路的誤差平方和最小。BP神經網路模型拓撲結構包括輸入層(input)、隱層(hide layer)和輸出層(output layer)。
人工神經網路就是模擬人思維的第二種方式。這是一個非線性動力學系統,其特色在於信息的分布式存儲和並行協同處理。雖然單個神經元的結構極其簡單,功能有限,但大量神經元構成的網路系統所能實現的行為卻是極其豐富多彩的。
人工神經網路首先要以一定的學習准則進行學習,然後才能工作。現以人工神經網路對手寫「A」、「B」兩個字母的識別為例進行說明,規定當「A」輸入網路時,應該輸出「1」,而當輸入為「B」時,輸出為「0」。
所以網路學習的准則應該是:如果網路作出錯誤的的判決,則通過網路的學習,應使得網路減少下次犯同樣錯誤的可能性。首先,給網路的各連接權值賦予(0,1)區間內的隨機值,將「A」所對應的圖象模式輸入給網路,網路將輸入模式加權求和、與門限比較、再進行非線性運算,得到網路的輸出。在此情況下,網路輸出為「1」和「0」的概率各為50%,也就是說是完全隨機的。這時如果輸出為「1」(結果正確),則使連接權值增大,以便使網路再次遇到「A」模式輸入時,仍然能作出正確的判斷。
如果輸出為「0」(即結果錯誤),則把網路連接權值朝著減小綜合輸入加權值的方向調整,其目的在於使網路下次再遇到「A」模式輸入時,減小犯同樣錯誤的可能性。如此操作調整,當給網路輪番輸入若干個手寫字母「A」、「B」後,經過網路按以上學習方法進行若干次學習後,網路判斷的正確率將大大提高。這說明網路對這兩個模式的學習已經獲得了成功,它已將這兩個模式分布地記憶在網路的各個連接權值上。當網路再次遇到其中任何一個模式時,能夠作出迅速、准確的判斷和識別。一般說來,網路中所含的神經元個數越多,則它能記憶、識別的模式也就越多。
如圖所示拓撲結構的單隱層前饋網路,一般稱為三層前饋網或三層感知器,即:輸入層、中間層(也稱隱層)和輸出層。它的特點是:各層神經元僅與相鄰層神經元之間相互全連接,同層內神經元之間無連接,各層神經元之間無反饋連接,構成具有層次結構的前饋型神經網路系統。單計算層前饋神經網路只能求解線性可分問題,能夠求解非線性問題的網路必須是具有隱層的多層神經網路。
神經網路的研究內容相當廣泛,反映了多學科交叉技術領域的特點。主要的研究工作集中在以下幾個方面:
(1)生物原型研究。從生理學、心理學、解剖學、腦科學、病理學等生物科學方面研究神經細胞、神經網路、神經系統的生物原型結構及其功能機理。
(2)建立理論模型。根據生物原型的研究,建立神經元、神經網路的理論模型。其中包括概念模型、知識模型、物理化學模型、數學模型等。
(3)網路模型與演算法研究。在理論模型研究的基礎上構作具體的神經網路模型,以實現計算機模擬或准備製作硬體,包括網路學習演算法的研究。這方面的工作也稱為技術模型研究。
(4)人工神經網路應用系統。在網路模型與演算法研究的基礎上,利用人工神經網路組成實際的應用系統,例如,完成某種信號處理或模式識別的功能、構作專家系統、製成機器人等等。
縱觀當代新興科學技術的發展歷史,人類在征服宇宙空間、基本粒子,生命起源等科學技術領域的進程中歷經了崎嶇不平的道路。我們也會看到,探索人腦功能和神經網路的研究將伴隨著重重困難的克服而日新月異。
神經網路可以用作分類、聚類、預測等。神經網路需要有一定量的歷史數據,通過歷史數據的訓練,網路可以學習到數據中隱含的知識。在你的問題中,首先要找到某些問題的一些特徵,以及對應的評價數據,用這些數據來訓練神經網路。
雖然BP網路得到了廣泛的應用,但自身也存在一些缺陷和不足,主要包括以下幾個方面的問題。
首先,由於學習速率是固定的,因此網路的收斂速度慢,需要較長的訓練時間。對於一些復雜問題,BP演算法需要的訓練時間可能非常長,這主要是由於學習速率太小造成的,可採用變化的學習速率或自適應的學習速率加以改進。
其次,BP演算法可以使權值收斂到某個值,但並不保證其為誤差平面的全局最小值,這是因為採用梯度下降法可能產生一個局部最小值。對於這個問題,可以採用附加動量法來解決。
再次,網路隱含層的層數和單元數的選擇尚無理論上的指導,一般是根據經驗或者通過反復實驗確定。因此,網路往往存在很大的冗餘性,在一定程度上也增加了網路學習的負擔。
最後,網路的學習和記憶具有不穩定性。也就是說,如果增加了學習樣本,訓練好的網路就需要從頭開始訓練,對於以前的權值和閾值是沒有記憶的。但是可以將預測、分類或聚類做的比較好的權值保存。
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