1.基本概念

BP(Back Propagation)神经网络由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组于1986年提出,是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,也是目前应用极为广泛的神经网络模型之一。它能够学习和存储大量输入-输出模式映射关系,无需事先明确描述这种映射关系的数学方程。

生活中,我们能通过观察大量图片,一眼认出猫和狗,但很难用精确的数学公示告诉别人如何区分。BP神经网络也有类似的能力,它不需要我们提前给出输入数据和输出结果之间的数学关系,只要给它足够多的“例子”(输入-输出模式),它就能通过学习,记住这些数据之间的联系,从而在遇到新数据时,快速给出准确的判断或预测。

2.工作原理

其学习规则采用最速下降法,通过反向传播不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小。BP神经网络的模型拓扑结构包含输入层、隐层和输出层。

输入层

负责接收外部数据,这些数据通常不做复杂处理或仅进行简单的分类处理。好比神经网络的“眼睛和耳朵”,负责手机外部信息,比如图像的像素数据、文本的字词信息等,这些信息在这里只做简单整理,不做深度处理。

隐层

位于输入层和输出层之间,网络的深度即由隐层的数量决定。是神经网络的“大脑中枢”,它的层数决定了神经网络的“思考深度”。数据在隐层中经过层层分析、加工,逐步提取出关键特征。就像我们看一幅画,隐层会先识别线条、颜色,再组合形状,最后判断出画的是猫还是狗。

输出层

输出神经网络最终处理结果,它接收隐层的处理结果,并通过特定函数转换为判断、分类、决策或评价分数等形式。接收隐层处理后的信息,通过特定的函数,将信息转化为我们需要的结果,比如对图像进行分类,给出风险评估分数,或是做出决策判断等。

在整个学习过程中,BP神经网络会把输出结果和正确答案对比,算出误差。然后,误差会从输出层反向传播回前面各层,就像老师批改作业后,把错误信息反馈给学生。网络根据误差大小,调整每层神经元之间连接的“权重”(可以理解为重要程度)和“阈值”(触发条件),不断减少误差,直到输出结果足够准确。

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