Michael Nielsen神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與深度學(xué)習(xí)notes(1)

Neural networks and deep learning(一本入門級(jí)好書)
Michael Nielsen
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(以識(shí)別手寫數(shù)字為例)

Part 0 預(yù)備知識(shí)

0-0 感知器
(接受幾個(gè)二進(jìn)制輸入,分配權(quán)重求和,產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制輸出)


感知器

輸出規(guī)則1

將閾值移到不等式另一邊辐棒,用感知器的偏置b=-threshold代替考廉。


輸出規(guī)則2

假如我們有一個(gè)感知器拱镐,那如果這個(gè)網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)權(quán)重和偏置,就能做出判斷啦。

0-1 S型神經(jīng)元



為了使我們的權(quán)重和偏置的微小改動(dòng)只引起微小變化堂竟,我們定義一個(gè)S型函數(shù)(求偏導(dǎo)就知道為什么可以這樣啦哗戈;而且事實(shí)上還有很多不同的激活函數(shù)):


S型函數(shù)

S型函數(shù)圖像

那么此時(shí)輸出變成:
輸出

0-2 一個(gè)簡(jiǎn)單的手寫數(shù)字分類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

注:本文討論的為前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)郊艘,即上一層輸入作為下一層輸出。(實(shí)際上也有遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)~ )
輸入層:由于此網(wǎng)絡(luò)的輸入訓(xùn)練數(shù)據(jù)為掃描得到的2828的手寫數(shù)字圖像(0,1,2,...,9)唯咬,因此輸入層包含784=2828個(gè)神經(jīng)元纱注。
隱藏層:假設(shè)該層第一個(gè)神經(jīng)元用于檢測(cè)如下圖像是否存在:
1

第二三四個(gè)分別檢測(cè)以下是否存在:
234

那么若隱藏層的這四個(gè)神經(jīng)元都被激活,則可以判斷為0.
0

輸出層:含有10個(gè)神經(jīng)元胆胰。

Part 1 使用梯度下降算法學(xué)習(xí)權(quán)重和偏置

定義二次代價(jià)函數(shù)量化我們的目標(biāo):


代價(jià)函數(shù)

問題轉(zhuǎn)化成求使C(w,b)最小的w和b狞贱。如下圖,梯度下降方向則為使C最快減小的方向蜀涨,eta稱為學(xué)習(xí)速率瞎嬉。


梯度下降學(xué)習(xí)規(guī)則

為了加快學(xué)習(xí),采用隨機(jī)梯度下降:通過隨機(jī)選取小量訓(xùn)練樣本計(jì)算deltaCx厚柳,求平均值即可得到deltaC的估算氧枣。
隨機(jī)梯度下降學(xué)習(xí)規(guī)則

Part 2 反向傳播算法計(jì)算代價(jià)函數(shù)的梯度

2-0 一些符號(hào)表示


權(quán)重

隱藏層和輸出層的值

代價(jià)函數(shù)表示為:


代價(jià)函數(shù)

2-1 四個(gè)基本方程


輸出層誤差

當(dāng)前層誤差

第l層第j個(gè)神經(jīng)元的誤差

2-2 反向傳播算法

算法步驟
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