机器学习：神经网络

神经网络学习

非线性假设

非线性假设采用神经网络的原因：逻辑回归问题不是解决包含大量特征的数据分类问题好办法。所以我们引入了神经网络。

如果数据包含上百个特征时呢？例如包含上百个特征的房屋分类问题，或者图像识别领域。例如：（x1, x2, x3, … x100），则即便只包含二次项，二次项的个数也会非常的多。这将导致非常多的高阶多项式，多项式规模急剧膨胀。所以逻辑回归问题不是解决包含大量特征的数据分类问题好办法。所以我们引入了神经网络。

模型展示

神经网络所做的事情实际上就是逻辑回归，只不过不是以 x1、……、xn 为特征，而是用 a1、……、an 作为新的特征。a1、……、an 是学习得到的函数输入值，这样就可以学习到一些很有趣和复杂的特征，就可以得到一个更好的假设函数。

示例

多元分类

代价函数

和逻辑回归相似。

反向传播算法

• 正向传播

• 反向传播

理解反向传播

梯度检测

为何进行梯度检验？

神经网络算法使用反向传播计算目标函数关于每个参数的梯度，可以看做解析梯度。由于计算过程中涉及到的参数很多，反向传播计算的梯度很容易出现误差，导致最后迭代得到效果很差的参数值。

为了确认代码中反向传播计算的梯度是否正确，可以采用梯度检验（gradient check）的方法。通过计算数值梯度，得到梯度的近似值，然后和反向传播得到的梯度进行比较，若两者相差很小的话则证明反向传播的代码是正确无误的。

一旦通过检验确定反向传播的实现是正确的，就应该关掉梯度检测，否则程序运行的速度就会非常慢。

随机初始化

如果没有随机初始化，θ 都初始化为 0，那么每个节点到下一层节点的权重都是相同的。

训练神经网络

对于神经网络，代价函数 J(θ) 不是一个凸函数，因此理论上可能停留在局部最小值的位置。