神經網路學習(十五)神經網路學習到了什麼

2021-08-18 00:11:15 字數 1330 閱讀 4557

系列部落格是博主學習神經網路中相關的筆記和一些個人理解,僅為作者記錄筆記之用,不免有很多細節不對之處。

這一節,我們看看到底神經網路學習到了什麼。原本是要對卷積神經網路進行研究的,但是卷積神經網路的訓練太慢了,我們就以bp網路為例,簡單探尋一下吧。

那麼,我們如何去探尋乙個神經元學習到了什麼呢?我們可以這樣做:定義乙個神經元的啟用度,然後找到可以最大化啟用這個神經元的輸入

x x

,通過

x' role="presentation" style="position: relative;">x

x看看神經元學習了什麼。對於全連線的神經元可以定義如下的乙個目標函式x∗

=arg

maxalj

x ∗=

arg⁡

maxajl

這個 x∗

x

∗就是我們要考察的物件。對於上面的這個目標函式,我們可以使用其他的代價函式代替,比如前面我們學校的交叉熵代價函式,它們的本質是一致的,通過不斷訓練使分類結果接近真實標籤。這樣我們就不需要對正向傳播和反向傳播進行做太大更改了。

由於使用常規的正向傳播演算法,我們只需要關心反向傳播即可。如何進行反向傳播誤差呢?有了前面的咱們推導的基礎,這個就非常簡單了–依舊是我們的核心運算:鏈式法則:∂c

∂al−

1=∂c

∂zl∂

zl∂a

l−1=

(wl)

tδl ∂c∂

al−1

=∂c∂

zl∂z

l∂al

−1=(

wl)t

δl通過這個遞推式,我們就可以遞推到第乙個輸入上。輸入的更新公式為x∗

=x∗−

ηδ1 x∗=

x∗−η

δ1好了,下面咱們看看可以最大化啟用輸出神經元的輸入吧

whoops…….完全沒有期待中的數字,上面這個圖說明,即使我們給網路輸入一堆電視雪花一樣的數值,我們也可以得到乙個分類結果。機器學習到的東西與我們的認識是非常不一樣的。加入一些稀疏性,即對代價函式新增乙個l!正則化項(x∗

=x∗−

ηλsgn(x∗

)−ηδ

1 x∗=

x∗−η

λsgn(x

∗)−η

δ1),情況大為好轉,隱隱約約可以看到數字的模樣。

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