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大白话聊聊深度学习的前馈神经网络

btikc 2024-10-11 11:26:59 技术文章 7 ℃ 0 评论

前馈神经网络(Feedforward Neural Network,简称FNN)是最基本的人工神经网络类型之一。它的主要特点是信息只在一个方向上传递,不会有反馈环路。下面是对前馈神经网络的大白话解释:

什么是前馈神经网络?

前馈神经网络是一种模拟人脑神经元工作方式的计算模型,主要用于处理各种任务,比如分类、回归等。它由多个层(Layer)组成,每一层包含若干个神经元(Neuron)。信息从输入层(Input Layer)进入,经过一个或多个隐藏层(Hidden Layer),最后到达输出层(Output Layer)。

为什么叫“前馈”?

“前馈”指的是信息在网络中单向流动,从输入层经过隐藏层到输出层,没有反馈回去的路径。换句话说,信息只会往前走,不会回流。

前馈神经网络是怎么工作的?

  1. 输入层
  2. 输入层接收外部数据,每个输入节点对应一个特征。例如,如果你有一个包含四个特征的数据点,输入层就会有四个节点。
  3. 隐藏层
  4. 隐藏层位于输入层和输出层之间,可以有一个或多个。每个隐藏层包含若干神经元,每个神经元接收前一层所有神经元的输出,并经过加权求和、加偏置(bias)和激活函数(activation function)处理后,传递给下一层。
  5. 激活函数是一个非线性函数,常见的有ReLU、Sigmoid、Tanh等,它的作用是引入非线性,使得网络可以处理更复杂的任务。
  6. 输出层
  7. 输出层接收最后一个隐藏层的输出,并生成最终的结果。输出层的神经元数量取决于具体任务。例如,对于二分类任务,输出层通常有一个神经元;对于多分类任务,输出层的神经元数量等于类别数。

举个例子

假设你有一个简单的前馈神经网络,用于判断邮件是否是垃圾邮件。输入层有三个节点,表示三个特征(如邮件长度、是否包含特定词汇、发件人信誉等)。隐藏层有两个节点,输出层有一个节点,表示邮件是否是垃圾邮件(0或1)。

  1. 输入层
  2. 输入特征:[邮件长度, 是否包含特定词汇, 发件人信誉]
  3. 隐藏层
  4. 每个隐藏层节点接收所有输入特征的加权和,并经过激活函数处理:隐藏层节点1 = 激活函数(权重1 * 邮件长度 + 权重2 * 是否包含特定词汇 + 权重3 * 发件人信誉 + 偏置1)隐藏层节点2 = 激活函数(权重4 * 邮件长度 + 权重5 * 是否包含特定词汇 + 权重6 * 发件人信誉 + 偏置2)
  5. 输出层
  6. 输出层节点接收隐藏层节点的加权和,并经过激活函数处理,生成最终的输出:输出 = 激活函数(权重7 * 隐藏层节点1 + 权重8 * 隐藏层节点2 + 偏置3)
  7. 输出的值接近0表示不是垃圾邮件,接近1表示是垃圾邮件。

总结

前馈神经网络是一种基础的神经网络模型,信息从输入层经过隐藏层传递到输出层,没有反馈回路。它通过加权求和、加偏置和激活函数处理输入数据,生成最终的输出。前馈神经网络可以用于各种任务,如分类、回归等,是理解更复杂神经网络的基础。

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