神經網路與機器學習之開篇

2021-07-11 03:25:09 字數 1597 閱讀 4037

導 言:

為了便於以後的學習,我還是穩紮穩打一步一步從基本概念和基本理論開始吧。(不喜歡的求勿噴。。。)

一、從人腦神經網路到人工神經網路

人 腦:高度複雜的、非線性的和並行的計算機器(資訊處理系統)。

人工神經網路:由簡單處理單元構成的大規模並行分布式處理器,天然的具有儲存經驗知識和使之可用的特性(即一種自適應機器)。

兩方面與大腦相似:1、神經網路是通過學習過程從外界環境中獲取知識的;

2、互連神經元的連線強度,即突觸權值,用於用於訪問獲取的知識。

注:用於完成學習過程的程式稱為學習演算法,其功能是以有序的方式改變網路的突觸權值以獲得想要的設計目標。(對突觸權值的修改是神經網路設計的傳統方法)

二、神經網路的優點

神經網路的計算能力體現在兩點:

第一、神經網路的大規模並行分布式結構;

第二、神經網路的學習能力以及由此而來的泛化能力。

神經網路的性質和優點:

1、非線性:人工神經元可以是線性或者非線性的。

2、輸入輸出對映:監督學習,使用帶標號的訓練樣例對神經網路的突觸權值進行修改。

3、自適應性:神經網路具有調整自身突觸權值以適應外界環境變化的固有能力。(自適應性不一定總能導致魯棒性)

4、證據響應:神經網路需要提供選擇特定模式的資訊和關於決策的置信度的資訊。

5、上下文資訊:網路中神經元受其他所有神經元全域性活動的影響,故神經網路能處理上下文資訊。

6、容錯性:網路資訊儲存的分布特性,在網路總體影響嚴重惡化前神經元的損壞是分散的,故其效能緩慢惡化而不是災難性失敗。

7、vlsi實現:神經網路的大規模並行性使其適合超大規模整合技術(vlsi)來實現。

8、分析和設計的一致性:神經網路作為資訊處理器具有通用性。

9、神經生物模擬:神經網路設計由與人腦的模擬引發。

三、神經元模型

1、神經元模型的三種基本要素:

- 突觸或連線鏈集

- 加法器(線性組合器)

- 啟用函式

單個神經元結構圖(

其等價形式(

2、啟用函式的型別

兩種基本的啟用函式:

- 閾值函式:

- sigmoid函式:

3、神經元的統計模型

在一些神經網路的應用中,基於隨機神經模型的分析更符合需要。使用一些解析處理方法,mccullochpitts模型的啟用函式用概率分布來實現。即乙個神經元允許有兩種可能的狀態,如下圖所示

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