《机器学习技法》学习笔记12——神经网络

http://blog.csdn.net/u011239443/article/details/76680704

动因

单隐藏层神经网络：

单隐藏层神经网络做“与”运算：

但是单隐藏层神经网无法做异或运算：

可以看到上面最右边的图，就算是映射到高维的空间中，依旧是线性不可分的。我们可以使用多层的神经网络来解决这个问题：

神经网络假说

神经网络基本上的模型为：

由于阶梯函数不好求导优化；整个网络的激活函数都是线性函数的话，和只使用一个线性函数没太多的区别；所以我们更多使用S形函数，这里使用双曲正切函数，写作tanh：

我的可以得到新的基本模型：

神经网络学习

我们学习的目标的：学习到各层之间的w，使得最终输出的误差最小。记误差为：

那么我们是想使用（随机）梯度下降来计算：

我们先来看下对于最后一层w该如何计算：

如果不是最后一层：

如何计算δ呢？我们先来想想s和e的关系：

于是，我们由链式求导可以得到以下递推的公式：

这样一来我们就可以从最后一层开始计算得到前一层，一直到第一层。这就是著名的“反向传播”：

对于每一条数据我们都经过1~3的步骤，向前传播一次，再向后传播一次，这样十分耗时。mini-batch的策略，让一批数据并行的进行1~3的步骤，将各个xl−1iδljx_i^{l−1}δ_j^l的平均值代入步骤4。

优化与正则化

我们知道随机梯度下降/梯度下降我们只能找到局部的最优解。所以神经网络模型的效果，对于w的初始化十分敏感。过大的w值会使得在S函数上的变化变得很小，导致梯度消失。建议对w进行随机的小数值取值。

复杂的神经网络会产生过拟合，需要引入正则化：

• L1，不好求导。
• L2，本质上是在对原来的w根据一定比例缩小，然而原来w中大权重缩小后还是比原来小的权重大。
• 权消去正则化：

• 根据验证集的结果，早点停止迭代。