神经网络算法基础概念总结

一、人工神经网络 ????人工神经网络是基于生物学中神经网络的基本原理,在理解和抽象了人脑结构和外界刺激的响应机制后,以网络拓扑知识为理论基础模拟人脑的神经系统,对复杂信息的处理机制的一种数学模型。
????神经网络模拟人脑的工作原理,在输入和输出之间增加了许多结点,每一个节点对前一个结点传来的数据,按照自己拥有的权重系数进行加工。
????神经网络是一种运算模型,它是由大量节点之间相互连接构成,每个节点代表一种特定的输出函数(即激活函数),每两个节点间的连接都代表一个通过该连接信号的加权值(即权重参数),神经网络就是通过这种方式来模拟人类记忆的。
二、神经网络的构成 ????输入层:外界信息输入,不进行任何 计 算 ,仅向下一层节点传递信息。
????隐藏层:接收上一层节点的输入,进行计算,并将信息传到下一层节点,隐藏层的层数即节点的个数是自己设置的没有特殊要求,其中计算出的各种数值都是隐藏起来的。
????输出层:接收上一层节点的输入,进行计算 , 并将结果输出。
????输入层和输出层必须有,隐藏层可以没有,即为单层感知器,隐藏层也可以不止一层,有隐藏层的前馈网络即多层感知器。
????神经网络一般是靠经验来设置,刚开始可以设置一个初始的网络结构,然后根据训练的参数和结果来增加或减少网络结构,最终得到一个适合当前项目的网络结构。
三、前馈神经网络和反馈神经网络 ????前馈神经网络(FeedForward NN ) :是一种最简单的神经网络,采用单向多层结构,各神经元分层排列,每个神经元只与前一层的神经元相连。接收前一层的输出,并输出给下一层,各层间没有反馈。
????反馈神经网络(FeedBack NN ):又称递归网络、回归网络,是一种将输出经过一步时移再接入到输入层的神经网络系统。这类网络中,神经元可以互连,有些神经元的输出会被反馈至同层甚至前层的神经元。常见的有Hopfield神经网络、Elman神经网络、Boltzmann机等。
前馈神经网络和反馈神经网络的主要区别:
1、前馈神经网络各层神经元之间无连接,神经元只接受上层传来的数据,处理后传入下一层,数据正向流动;反馈神经网络层间神经元有连接,数据可以在同层间流动或反馈至前层。
2、前馈神经网络不考虑输出与输入在时间上的滞后效应,只表达输出与输入的映射关系;反馈神经网络考虑输出与输入之间在时间上的延迟,需要用动态方程来描述系统的模型。
3、前馈神经网络的学习主要采用误差修正法(如BP算法),计算过程一般比较慢,收敛速度也比较慢;反馈神经网络主要采用Hebb学习规则,一般情况下计算的收敛速度很快。
4、相比前馈神经网络,反馈神经网络更适合应用在联想记忆和优化计算等领域。
四、神经网络的类别 ????单层神经网络(感知机):类似于逻辑回归、线性分类,没有激活函数,用于线性客服模式分类的最简单的神经网络模型。由一个具有可调树突权值和偏置的神经元组成。1958年Frank Rosenblatt提出一种具有单层计算单元的神经网络,即为Perception。其本质是一个非线性前馈网络,同层内无互联,不同层间无反馈,由下层向上层传递。其输入、输出均为离散值,神经元对输入加权求和后,由阈值函数决定其输出。
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????双层神经网路(多层感知机):带一个隐层,分线性分类。
????多层神经网络(深度学习):使用深度学习算法来解神经网络,使用统计学方法从原始感官数据中提取高层特征,在大量的数据中获得输入空间的有效表征。简单理解,深度神经网络就是有多个隐藏层的多层感知器网络,根据实际应用情况不同,其形态和大小也都不一样。
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????卷积神经网络(CNN):其实质是一种多层前馈网络,擅长处理图像特别是大图像的处理和识别。
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????循环神经网络(RNN):前馈神经网络只能单独处理一个的输入,不同的输入之间被认为是相互独立没有联系的,但实际上很多时候输入之间是有序列关系的,需要使用递归神经网络(Recurrent Neural Network, RNN), 也称循环神经网络,其引入了 “记忆"的概念,即描述了当前输出于之前的输入信息的关系,递归的含义是指每个神经元都执行相同的任务,但是输出依赖于输入和"记忆”,常用语NLP、机器翻译、语音识别、图像描述生成、文本相似度等。
【神经网络算法基础概念总结】????其中单层神经网络、双层神经网络和多层神经网络都属于全连接神经网络,它是指每两个网络层的每两个结点都互相连接。而卷积神经网络(CNN)是属于非全连接神经网络,多用于计算机视觉和自然语言处理。循环神经网络(RNN)多用于处理时序性数据,如股票、天气等,它的同一网络层的各节点之间是相互连接的。

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