BP神经网络算法的基本流程
出处:维库电子市场网 发布于:2024-07-25 17:43:51
初始化:
初始化神经网络的结构,包括输入层、隐藏层(可能有多层)、输出层的神经元数量。
初始化连接权重,可以随机初始化或使用一些启发式方法。
前向传播(Forward Propagation):
将输入数据通过网络传递,计算每一层的输出。
对于输入层,直接将输入数据作为输入信号。
对于隐藏层和输出层,计算每个神经元的加权和,并通过激活函数(如sigmoid函数、ReLU函数等)计算输出值。
具体步骤:
输入层的输出即为输入数据。
对于每个隐藏层和输出层的神经元,计算加权输入: [ z = \sum_{i=1}^{n} w_i \cdot x_i + b ] 其中,( w_i ) 是连接输入的权重,( x_i ) 是前一层的输出,( b ) 是偏置。
应用激活函数 ( \sigma(z) ) 计算每个神经元的输出: [ a = \sigma(z) ]
计算误差(Error Calculation):
将神经网络输出与真实标签进行比较,计算误差(损失函数)。
常用的损失函数包括均方误差(Mean Squared Error, MSE)或交叉熵损失(Cross-Entropy Loss)等。
反向传播(Backward Propagation):
通过误差反向传播,调整每一层的权重和偏置,以化损失函数。
更新规则通常使用梯度下降法或其变体,如随机梯度下降(Stochastic Gradient Descent, SGD)或Adam优化器。
具体步骤:
计算输出层的误差项 ( \delta^L ): [ \delta^L = \nabla_a C \odot \sigma'(z^L) ] 其中,( \nabla_a C ) 是损失函数关于输出的梯度,( \sigma'(z^L) ) 是输出层的激活函数的导数。
逐层向后传播误差项,更新每一层的权重和偏置: [ \delta^l = ((w^{l+1})^T \delta^{l+1}) \odot \sigma'(z^l) ] [ \frac{\partial C}{\partial w^l} = \delta^l (a^{l-1})^T ] [ \frac{\partial C}{\partial b^l} = \delta^l ] 其中,( w^l ) 是连接第 ( l ) 层和第 ( l+1 ) 层的权重,( \delta^l ) 是第 ( l ) 层的误差项,( \sigma'(z^l) ) 是第 ( l ) 层的激活函数的导数。
重复步骤:
反复进行前向传播和反向传播,直到达到预定的训练次数或收敛条件。
预测:
使用训练好的神经网络进行预测,将新的输入数据通过前向传播,得到输出结果。
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