❶ 深入浅出BP神经网络算法的原理
深入浅出BP神经网络算法的原理
相信每位刚接触神经网络的时候都会先碰到BP算法的问题,如何形象快速地理解BP神经网络就是我们学习的高级乐趣了(画外音:乐趣?你在跟我谈乐趣?)
本篇博文就是要简单粗暴地帮助各位童鞋快速入门采取BP算法的神经网络。
BP神经网络是怎样的一种定义?看这句话:一种按“误差逆传播算法训练”的多层前馈网络。
BP的思想就是:利用输出后的误差来估计输出层前一层的误差,再用这层误差来估计更前一层误差,如此获取所有各层误差估计。这里的误差估计可以理解为某种偏导数,我们就是根据这种偏导数来调整各层的连接权值,再用调整后的连接权值重新计算输出误差。直到输出的误差达到符合的要求或者迭代次数溢出设定值。
说来说去,“误差”这个词说的很多嘛,说明这个算法是不是跟误差有很大的关系?
没错,BP的传播对象就是“误差”,传播目的就是得到所有层的估计误差。
它的学习规则是:使用最速下降法,通过反向传播(就是一层一层往前传)不断调整网络的权值和阈值,最后使全局误差系数最小。
它的学习本质就是:对各连接权值的动态调整。
拓扑结构如上图:输入层(input),隐藏层(hide layer),输出层(output)
BP网络的优势就是能学习和储存大量的输入输出的关系,而不用事先指出这种数学关系。那么它是如何学习的?
BP利用处处可导的激活函数来描述该层输入与该层输出的关系,常用S型函数δ来当作激活函数。
我们现在开始有监督的BP神经网络学习算法:
1、正向传播得到输出层误差e
=>输入层输入样本=>各隐藏层=>输出层
2、判断是否反向传播
=>若输出层误差与期望不符=>反向传播
3、误差反向传播
=>误差在各层显示=>修正各层单元的权值,直到误差减少到可接受程度。
算法阐述起来比较简单,接下来通过数学公式来认识BP的真实面目。
假设我们的网络结构是一个含有N个神经元的输入层,含有P个神经元的隐层,含有Q个神经元的输出层。
这些变量分别如下:
认识好以上变量后,开始计算:
一、用(-1,1)内的随机数初始化误差函数,并设定精度ε,最多迭代次数M
二、随机选取第k个输入样本及对应的期望输出
重复以下步骤至误差达到要求:
三、计算隐含层各神经元的输入和输出
四、计算误差函数e对输出层各神经元的偏导数,根据输出层期望输出和实际输出以及输出层输入等参数计算。
五、计算误差函数对隐藏层各神经元的偏导数,根据后一层(这里即输出层)的灵敏度(稍后介绍灵敏度)δo(k),后一层连接权值w,以及该层的输入值等参数计算
六、利用第四步中的偏导数来修正输出层连接权值
七、利用第五步中的偏导数来修正隐藏层连接权值
八、计算全局误差(m个样本,q个类别)
比较具体的计算方法介绍好了,接下来用比较简洁的数学公式来大致地概括这个过程,相信看完上述的详细步骤都会有些了解和领悟。
假设我们的神经网络是这样的,此时有两个隐藏层。
我们先来理解灵敏度是什么?
看下面一个公式:
这个公式是误差对b的一个偏导数,这个b是怎么?它是一个基,灵敏度δ就是误差对基的变化率,也就是导数。
因为?u/?b=1,所以?E/?b=?E/?u=δ,也就是说bias基的灵敏度?E/?b=δ等于误差E对一个节点全部输入u的导数?E/?u。
也可以认为这里的灵敏度等于误差E对该层输入的导数,注意了,这里的输入是上图U级别的输入,即已经完成层与层权值计算后的输入。
每一个隐藏层第l层的灵敏度为:
这里的“?”表示每个元素相乘,不懂的可与上面详细公式对比理解
而输出层的灵敏度计算方法不同,为:
而最后的修正权值为灵敏度乘以该层的输入值,注意了,这里的输入可是未曾乘以权值的输入,即上图的Xi级别。
对于每一个权值(W)ij都有一个特定的学习率ηIj,由算法学习完成。
❷ 有人在学压缩感知吗谁知道怎么用0范数或者L1范数最小化重构原始信号或者给我文献也行
用0范数或1范数解决cs重构归属一个数学问题,犹如给定你一个公式,利用这个公式或者说原理去做出很多的算法,cs重构本归属与对0范数的求解问题上的。
但0范数属于数学上一个NP_hard问题,是无法解决的,所以不能直接用求0范数的理论去做算法,从而提出一系列基于求0范数最小的贪婪类算法。如MP,OMP等算法。,这类算法中,最为基础的算是MP算法了。贪婪算法的速度较快,但是重构效果相对较差,需要的测量数也较多,不能高效地压缩信号,并且对测量矩阵的要求更高。但总的来说,应用范围广。
数学家同时发现,求解L1范数也可以逼近与0范数的效果,即把NP_hard问题转化为线性规划问题。所以现在有很多用求L1范数原理而创造了各类算法,最典型的是BP(基追踪)算法和梯度投影稀疏重构算法。这种算法重构效果很好,但是运算量大,复杂,应用于实际上可能不大。至少得改进其算法。
还有一大类算法,我不关注,不说了。
具体那些算法怎么实现,自己去网上下程序仿真一下吧。。。。
❸ 什么是BP算法
误差反向传播(Error Back Propagation, BP)算法
1、BP算法的基本思想是,学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。
1)正向传播:输入样本->输入层->各隐层(处理)->输出层
注1:若输出层实际输出与期望输出(教师信号)不符,则转入2)(误差反向传播过程)
2)误差反向传播:输出误差(某种形式)->隐层(逐层)->输入层
其主要目的是通过将输出误差反传,将误差分摊给各层所有单元,从而获得各层单元的误差信号,进而修正各单元的权值(其过程,是一个权值调整的过程)。
BP算法基本介绍
含有隐层的多层前馈网络能大大提高神经网络的分类能力,但长期以来没有提出解决权值调整问题的游戏算法。1986年,Rumelhart和McCelland领导的科学家小组在《Parallel Distributed Processing》一书中,对具有非线性连续转移函数的多层前馈网络的误差反向传播(Error Back Proragation,简称BP)算法进行了详尽的分析,实现了Minsky关于多层网络的设想。由于多层前馈网络的训练经常采用误差反向传播算法,人们也常把将多层前馈网络直接称为BP网络。
BP算法的基本思想是,学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。正向传播时,输入样本从输入层传人,经各隐层逐层处理后,传向输出层。若输出层的实际输出与期望的输出(教师信号)不符,则转入误差的反向传播阶段。误差反传是将输出误差以某种形式通过隐层向输入层逐层反传,并将误差分摊给各层的所有单元,从而获得各层单元的误差信号,此误差信号即作为修正各单元权值的依据。这种信号正向传播与误差反向传播的各层权值调整过程,是周而复始地进行的。权值不断调整的过程,也就是网络的学习训练过程。此过程一直进行到网络输出的误差减少到可接受的程度,或进行到预先设定的学习次数为止。
❹ bp算法是什么
误差反向传播算法:
BP算法的基本思想是,学习过程包括两个过程:信号前向传播和误差后向传播。
(1)前向传播:输入样本->输入层->各隐层(处理)->输出层。
(2)错误反向传播:输出错误(某种形式)->隐藏层(逐层)->输入层。
BP算法基本介绍:
多层隐含层前馈网络可以极大地提高神经网络的分类能力,但长期以来一直没有提出解决权值调整问题的博弈算法。
1986年,Rumelhart和McCelland领导的科学家团队出版了《并行分布式处理》一书,详细分析了具有非线性连续传递函数的多层前馈网络的误差反向比例(BP)算法,实现了Minsky关于多层网络的思想。由于误差的反向传播算法常用于多层前馈网络的训练,人们常直接称多层前馈网络为BP网络。
❺ BP算法的介绍
BP算法,误差反向传播(Error Back Propagation, BP)算法。BP算法的基本思想是,学习过程由信号的正向传播与误差的反向传播两个过程组成。由于多层前馈网络的训练经常采用误差反向传播算法,人们也常把将多层前馈网络直接称为BP网络。
❻ 请问谁能用简单通俗的几句话讲清楚bp算法(神经网络中的)是个什么算法
相似归类。例如认定A是个好人,A其具有那些特点,B如果具有这些特点,B就是好人。
❼ 稀疏度为1的信号,用压缩感知恢复原始信号,匹配追踪算法(MP)和正交匹配追踪算法(OMP)的结果一样吗
压缩感知(Compressed Sensing, CS)[1]理论具有全新的信号获取和处理方式,该理论解决了传统的Nyquist方法采样频率较高的问题,大大降低了稀疏信号精确重构所需的采样频率。
另外,CS理论在数据采集的同时完成数据压缩,从而节约了软、硬件资源及处理时间。
这些突出优点使其在信号处理领域有着广阔的应用前景!
❽ BP算法的实现步骤
BP算法实现步骤(软件):
1)初始化
2)输入训练样本对,计算各层输出
3)计算网络输出误差
4)计算各层误差信号
5)调整各层权值
6)检查网络总误差是否达到精度要求
满足,则训练结束;不满足,则返回步骤2)
3、多层感知器(基于BP算法)的主要能力:
1)非线性映射:足够多样本->学习训练
能学习和存储大量输入-输出模式映射关系。只要能提供足够多的样本模式对供BP网络进行学习训练,它便能完成由n维输入空间到m维输出空间的非线性映射。
2)泛化:输入新样本(训练时未有)->完成正确的输入、输出映射
3)容错:个别样本误差不能左右对权矩阵的调整
4、标准BP算法的缺陷:
1)易形成局部极小(属贪婪算法,局部最优)而得不到全局最优;
2)训练次数多使得学习效率低下,收敛速度慢(需做大量运算);
3)隐节点的选取缺乏理论支持;
4)训练时学习新样本有遗忘旧样本趋势。
注3:改进算法—增加动量项、自适应调整学习速率(这个似乎不错)及引入陡度因子
❾ 关于BP算法,真正明白BP算法的进!
一、隐藏层顾名思义,他的输出者就是给别的层使用的,一般隐藏着不给人看。
二、干什么用的……这个都可以从AI发展史来说了,就是早期的神经网络是单层,于是有人证明这种的学习能力有限,有些问题,比如异或就不能解决,后来,就有人提出了多层神经网络,增强了神经网络的学习能力。其中非输出层都是隐藏层(好像是这样),最根本的作用就是增加神经网络的学习能力。最直接的作用就是把接收到的输入信号产生一个输出给下一层。
❿ BP算法的简介
1)正向传播:输入样本->输入层->各隐层(处理)->输出层
注1:若输出层实际输出与期望输出(教师信号)不符,则转入2)(误差反向传播过程)
2)误差反向传播:输出误差(某种形式)->隐层(逐层)->输入层
其主要目的是通过将输出误差反传,将误差分摊给各层所有单元,从而获得各层单元的误差信号,进而修正各单元的权值(其过程,是一个权值调整的过程)。
注2:权值调整的过程,也就是网络的学习训练过程(学习也就是这么的由来,权值调整)。