Neural networks and deep learning学习笔记 -1

 

 

第一章

神经元的类型：perceptron 感知器，sigmoid S型神经元  算法：stochastic gradient descent随机梯度下降

 perceptron的数学模型：

 

公式进一步简化

w. x 向量w和向量x的点击

b 偏置 ＝ -threshold

 

perception的问题是输出跳跃太大。

 

sigmoid 神经元：

它的输入可以是0～1之间的任意小数

输出公式（激活函数）：

公式曲线：

输出偏移量：

输出偏移量可以近似用一个weight和bias偏移量的线性函数来表达，这样就可以方便的通过调整weight和bias来调整输出偏移量 （我可以这样理解：已知需要一个线性导函数f(w,b)，求解原函数作为算法。或者说要求原函数随着自变量的变化速率是线性的）

 

练习题：

1）对于一个sigmoid网络，如果对所有的weight和bias同时乘以一个C常数>0，证明网络的行为没有变。

因为输出偏移量是weight和bias偏移量的线性函数，同时两个入参乘以C，则输出偏移量和乘以C，都是正向放大。

2）对于一个perceptron网络，如果w.x+b不等于0，那么替换为sigmoid神经元，证明，对所有的weight和bias同时乘以一个C常数>0，当c为无穷大，网络等同于perceptron网络。

e(-z) 乘以C = (e(-c(w.x+b)) = ((e(-c))z) ，则激活函数结果等于perceptron的输出公式

 

前馈网络：输出会不会loopback到以前的神经元做输入

recurrent neural network：输出会作为在一个有限的时间作为以前的神经元的输入，这个网络更像人类的大脑

 

梯度下降：

首先引入代价函数

他是每个训练样本代价的平均值。

输入输出都用向量表示。

y(x) 表示给定一个输入向量[x...]，期望的输出向量。

a表示给定一个输入向量[x...]，实际的输出向量。他和w，x，b有关。

||y(x)-a||是向量差的模长度。

最终函数是一个均方差函数。

我们的目的就是通过调整w，b来将代价函数的输出降到最小。

 

导数的解释（来自知乎）：

导数是曲线的切线的斜率。

一条曲线的割线，总是有斜率的。固定住一个点，让另一个点去靠近它，这时候斜率在发生变化。但是这些斜率有一个特点，就是它们可以在两个点越来越近的时候，越来越接近一个数值。这个值，就叫做【导数】了。

 偏导数是多元函数，固定其他变量，变化一个方向的变量求导，可以理解是沿着该坐标轴所在平面，函数变化曲线的切线斜率

 

梯度下降的工作方式就是不断计算梯度∇C，然后沿着相反的方向移动，向谷底逼近。问题：如何构造一个符合这种曲面的函数？

梯度下降的问题就是样本量大的情况下，每个样本都要计算，计算量比较大，因此引入了随机梯度下降。

随机梯度下降的原理：

 

在样本集合中随机取M个样本，计算他们的∇C，认为这个结果近似是所有样本的∇C，然后在选择M个样本继续训练，知道所有样本用完，这个称为一个训练迭代期(epoch)