机器学习(神经网络)笔记

基础考虑

定义

我们观察 l 层的输入 z^l

  • z^l=w^la^{l-1}+ b^l

对于上面的输入,定义神经元为 S 型神经元,那么其结果 a 为:

  • \sigma(z) \equiv {1 \over 1 + e^{-z}} = a

为了评估和目标的差距,同时用来作为调整的依据,我们定义代价函数:

  • C={1 \over 2n}\sum\limits_x ||y(x) - a^L_x||^2

目标和推导

我们的目标是期望神经网络的输出和目标吻合,即代价函数最小。
观察代价函数 C,我们的思考如下:

  • Ca 的函数(这个函数由训练者决定)
  • az 的函数(这个函数由训练者决定)
  • z 是由 wb 决定的
  • 我们能够调整的是 wb

由上面分析,问题就变成了,对已知的 C,我们应该怎么调整 wb。
为此,我们期望知道 wb 的变化和 C 的关系:

  • \frac{\partial C}{\partial w} = \frac{\partial C}{\partial z} \frac{\partial z}{\partial w} = \frac{\partial C}{\partial z}a^{l-1} = \delta a^{l-1}

  • \frac{\partial C}{\partial b} = \frac{\partial C}{\partial z} \frac{\partial z}{\partial b} = \frac{\partial C}{\partial z} = \delta

  • 上面式子中,我们定义了 \delta \equiv \partial C / \partial z,在实际操作中,我们只要计算 \delta,就能算出上面的值,其中 \delta 如下:

    • \delta = \frac{\partial C}{\partial z} = {\partial C \over \partial a } {\partial a \over \partial z} = {\partial C \over \partial a} {\partial \sigma(z) \over \partial z} = {\partial C \over \partial a} \sigma ' (z) = (a-y){\sigma(z)(1-\sigma(z))}
    • 我们根据 \sigma 函数的性质,可知当 z 在较大或较小值的时候,函数变化很缓慢,对应神经元的饱和或未激活

同时,为了能够调整其他层的参数,我们看一下各个层之间的 \delta的关系。\delta^l = ((w^{l+1})^T\delta^{l+1})\odot \sigma'(z^l)

现在,让我们把视线关注在 l 层的 j 神经元上,当一个样本输入后,假设样本预设输出应该是 1.0,而实际神经元输出是 0.1,那么我们将目光放在 l-1 层上,我们逐个计算每个连接的 w^l_{jk} 和本神经元的 b^l_j 的变化对 C 的影响,然后记录下这个应该调整的值。

然后,对于下一个样本,我们同样进行计算,最后我们将这些调整取其平均值,做为调整参数调整到神经网络里面。这批小的样本就叫做 batch,其大小就是 batch size。

这期间,我们会发现不同样本对神经元的 bw 有不同的理解,有些会说 b 该提高很大,有些会说 b 该减少一点点。经过样本一轮一轮的刷新,各个神经元的阈值就会分化,权重也会分化。最终这个神经网络就会适应这个训练任务。

所以,基于神经网络的训练就是一个神经元和权重不断试错和分化的过程,不同的起始参数,不一样的训练顺序,训练出来的参数可能都是不一样的,也对应了不同的模型。

?著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 214,128评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,316评论 3 388
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事?!?“怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,737评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,283评论 1 287
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,384评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,458评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,467评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,251评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,688评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,980评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,155评论 1 342
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,818评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,492评论 3 322
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,142评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,382评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 47,020评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 44,044评论 2 352

推荐阅读更多精彩内容