机器学习 西瓜书 Day05 神经网络（NN）

p97- p107
今天去看复仇者联盟了，不错的片子，所以少看了5页，明天补上。：）

第五章 神经网络

5.1 神经元模型

M-P神经元模型：
神经元接受n个神经元的输入信号，各个带权重。
将总输入值与该神经元的阈值比较，然后通过激活函数处理以产生输出
见图p97
每个神经元输出y = f(∑wixi - θ)。

理想的激活函数是阶跃函数sgn(x)，但不连续不光滑。
因此实际常用sigmoid函数作为激活函数。

5.2 感知机和多层网络

感知机：两层神经元组成。
输入层：接受外界信号，传递给输出层
输出层：M-P神经元，亦称“阈值逻辑单元”

感知机能够很容易地通过改变w1,w2,θ，实现与或非运算。

感知机通过学习来确定wi,θ：过程见p99。
引出了学习率。

可以证明：如果两类模型是线性可分的，那感知机的学习过程一定会收敛。（见p100 形象的图）。否则会发生震荡。

要解决非线性可分，需要考虑使用多层神经元。见p100 图5.5

输入层与最终输出层之间的层：隐含层。

多层前向反馈神经网络：图5.6
注：前向指拓补结构不含有回路与环

总结：神经网络学到的东西，蕴含在连接权与阈值中。

5.3 误差逆传播算法(BP)

训练多层神经网络：BP算法（反向传播算法）
迭代的过程，每一次更新各个参数
BP算法基于梯度下降：以目标的负梯度方向对参数进行调整。

具体方法：见p103。
具体伪代码：见p104。
最终是为了最小化累积误差。

标准BP vs 累积BP：
标准BP每次只针对一个数据，参数更新频繁，需要更多的迭代。
累积BP相反。

注：读取数据集一遍-称为进行了一轮学习。

BP表示能力强大，就会带来过拟合，两种缓解方案：
1.早停：数据集分为训练集和验证集，若训练值误差降低而验证集增高，就停，返回具有最小验证集误差的连接权和阈值。
2.正则化：在误差目标函数E中加入正则化项，如权值平方和（描述网格复杂度）。

5.4 全局最小和局部最小

梯度下降可能会跳入局部最小
三种解决方案：
1.多组不同参数值初始化多个神经网络，去误差最小的解做最终参数。
2.“模拟退火”：在每一步都以一定的概率接受比当前解更差的结果。随迭代进行，接受概率变小，以保证稳定。
3.随机梯度下降

遗传算法也常用来训练NN

5.5 其他常见神经网络

5.1 RBF网络

单隐层前向反馈神经网络
使用径向基函数作为隐层神经元激活函数
输出层是隐层神经元的线性组合

两步训练RBF：1）确定中心ci 2） 使用BP确定w,c