感知器与线性单元

感知器

• 隐藏层：输入层和输出层之间的层叫隐藏层，隐藏层比较多（大于2）的神经网络叫做深度神经网络。

• 感知器：神经元是神经网络的组成单元，神经元也叫感知器。一个感知器有如下组成部分：

  • 输入权值：一个感知器可以接收多个输入x，每个输入上有一个权值**w，此外还有一个偏置项**b；
  • 激活函数：f(z)；
  • 输出：感知器的输出有下面公式(1)计算：
    y=f(w∗x+b)

• 感知器训练算法：用来获取权重项和偏移项。首先，将权重项和偏移项初始化为0，然后利用下面的感知器规则迭代的修改 wi 和 b ,直到训练完成。

  ​

  w←wi+Δwi

  ​

  b←b+Δb

  其中：

  ​

  Δwi=η(t−y)xi

  ​

  Δb=η(t−y)

  ​ wi 是与输入 xi 对应的权重项， b 是偏置项。事实上，可以把 b 看作是值永远为1的输入所对应的权重。 t 是训练样本的实际值，一般称之为label。而是 y 感知器的输出值,根据公式（1）计算得出。 η 是一个成为学习速率的常数，其作于是控制每一步调整的权值。

• 感知器不仅仅能实现简单的布尔运算（可以看做是一个二分类问题），他可以拟合任何线性函数，任何线性分类或线性回归问题都可以用感知器来解决。

线性单元

y=h(x)=w∗x+b

• 模型： y=h(x)=WT+b , 其中 b=w0∗x0 ,且 x0=1 .

• 单个样本的误差：

  e=12(y−y′)2
  y 表示训练样本的标记，即实际值，
  y′
  表示由模型计算出的预测值。

• 用所有样本的误差和来表示模型的误差E，如下：

  ​

  E=12(e(1)+e(2)+...+e(n))=12∑i=0n[y(i)−y′(i)]2

其中, y′(i)=h(x(i))=WTx(i),x(i) 表示第 i 个训练样本的特征， y′(i) 表示对应的标记.

• 目标函数：

  E(w)=12∑i=0n[y(i)−y′(i)]2=12∑i=0n[y(i)−WTx(i)]2

• 梯度下降（上升）优化算法，随机梯度下降（上升）优化算法（SGD）

  ​

  xnew=xold−η▽f(x)

  其中，

  η为步长，即学习速率，▽f(x)为f(x)的梯度

• 对于目标函数，有：

  ​ wnew=wold−η▽E(w)

  其中，

  ▽E(w)=−∑i=0n(y(j)−y′(j))x(j)
  
  即：
  
  wnew=wold+η∑j=0n(y(j)−y′(j))x(j)

  ​