TensorFlow中的BP算法原理是什么-创新互联
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创新互联主营延长网站建设的网络公司,主营网站建设方案,成都App定制开发,延长h5小程序设计搭建,延长网站营销推广欢迎延长等地区企业咨询一.反向传播算法
反向传播算法[1](Backpropagation Algorithm,简称BP算法)是深度学习的重要思想基础,对于初学者来说也是必须要掌握的基础知识,在这一小节里,我们会较为详细的介绍这一重点知识。
我们使用一个如图1所示的神经网络,该图所示是一个三层神经网络,两层隐藏层和一层输出层,输入层有两个神经元,接收输入样本(x1,x2),为网络的输出。
图1 一个三层神经网络
二.前馈计算的过程
为了理解神经网络的运算过程,我们需要先搞清楚前馈计算,即数据沿着神经网络前向传播的计算过程,以图1所示的网络为例:
输入的样本为:
公式1
第一层网络的参数为:
公式2
第二层网络的参数为:
公式3
第三层网络的参数为:
公式4
·第一层隐藏层的计算
图2 计算第一层隐藏层
第一层隐藏层有三个神经元:neu1、neu2和neu3。该层的输入为:
公式5
以neu1神经元为例,则其输入为:
公式6
同理有:
公式7
公式8
假设我们选择函数f(x)作为该层的激活函数(图1中的激活函数都标了一个下标,一般情况下,同一层的激活函数都是一样的,不同层可以选择不同的激活函数),那么该层的输出为:
·第二层隐藏层的计算
图3 计算第二层隐藏层
第二层隐藏层有两个神经元:neu4和neu5。该层的输入为:
公式9
即第二层的输入是第一层的输出乘以第二层的权重,再加上第二层的偏置。因此得到neu4和neu5的输入分别为:
公式10
公式11
该层的输出分别为:
·输出层的计算
图4 计算输出层
输出层只有一个神经元:neu6。该层的输入为:
公式12
即:
公式13
因为该网络要解决的是一个二分类问题,所以输出层的激活函数也可以使用一个Sigmoid型函数,神经网络最后的输出为:
三.反向传播的计算
上一小节里我们已经了解了数据沿着神经网络前向传播的过程,这一节我们来介绍更重要的反向传播的计算过程。假设我们使用随机梯度下降的方式来学习神经网络的参数,损失函数定义为
其中y是该样本的真实类标。使用梯度下降进行参数的学习,我们必须计算出损失函数关于神经网络中各层参数(权重w和偏置b)的偏导数。
假设我们要对第k层隐藏层的
假设代表第k层神经元的输入,即
其中n^(k-1)为前一层神经元的输出,则根据链式法则有:
公式14
公式15
因此,我们只需要计算偏导数
·计算偏导数
前面说过,第k层神经元的输入为:,因此可以得到:
公式16
我们以1.1节中的简单神经网络为例,假设我们要计算第一层隐藏层的神经元关于权重矩阵的导数,则有:
公式17
·计算偏导数
因为偏置b是一个常数项,因此偏导数的计算也很简单:
公式18
依然以第一层隐藏层的神经元为例,则有:
公式19
·计算偏导数
根据第一节的前向计算,我们知道第k+1层的输入与第k层的输出之间的关系为:
公式20
公式21
公式22
公式23
下面是基于随机梯度下降更新参数的反向传播算法:
输入: |
看完上述内容,你们掌握TensorFlow中的BP算法原理是什么的方法了吗?如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容,欢迎关注创新互联-成都网站建设公司行业资讯频道,感谢各位的阅读!
本文题目:TensorFlow中的BP算法原理是什么-创新互联
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