前面两节课我们学习了线性回归和逻辑回归这两个单层神经网络,然而深度学习的主要特色就是网络层数的深度。所以,本节课我们将以多层感知机(Multi-Layer Perception,MLP)为例,介绍多层神经网络的应用。
简介
神经网络的变种目前有很多,如误差反向传播(Back Propagation,BP)神经网路、概率神经网络、卷积神经网络(Convolutional Neural Network ,CNN-适用于图像识别)、时间递归神经网络(Long short-term Memory Network ,LSTM-适用于语音识别)等。
但最简单且经典的神经网络则是多层感知器(Multi-Layer Perception,MLP),只有理解经典的原版,才能更好的去理解功能更加强大的现代变种。
网络结构
最典型的MLP包括三层结构:输入层、隐层和输出层,MLP神经网络不同层之间是全连接的(全连接:上一层的任何一个神经元与下一层的所有神经元都有连接)。
神经网络基本模型
由前面单层神经网络的学习可知,神经网络主要有三个基本要素:权重、偏置和激活函数
权重:神经元之间的连接强度由权重表示,权重的大小表示可能性的大小
偏置:偏置的设置是为了正确分类样本,是模型中一个重要的参数,即保证通过输入算出的输出值不能随便激活。
激活函数:起非线性映射的作用,其可将神经元的输出幅度限制在一定范围内,一般限制在(-1~1)或(0~1)之间。最常用的激活函数是Sigmoid函数,其可将(-∞,+∞)的数映射到(0~1)的范围内。
实战应用(基于MLP的线性回归任务)
要求:根据广告投放不同平台的比重预测产生的收益
输入层:投放平台(TV、radio、newspaper,对应3个神经元);
隐层:自定义神经元个数;
输出层:收益sales,对应1个神经元;
要点补充
激活函数曲线
sigmoid导函数曲线
ReLU导函数曲线
为什么选择ReLU作为激活函数,其相比较于传统的Sigmoid函数的优势是什么?
1. ReLU函数在大于0部分的梯度为常数,不存在梯度弥散问题,而sigmoid导数在正负极限处变换缓慢,导数趋于0,会导致梯度消失;
2. 稀疏激活性,ReLU函数在负半区导数为0,对应神经元不参与训练输出为0,进而减少参数相互关系,缓解过拟合;
3. ReLU函数的导数计算简单,求导速度快,而sigmoid函数是指数运算,计算量大。
总结: 多层感知机MLP作为深度学习入门网络模型,它和我们前面讲的线性回归模型最大的区别在于增加了网络的层数(深度)以及引入了激活函数ReLU。
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