5.1 神经元模型

5.1 神经元模型

  • 神经网络(neural networks)方面的研究很早就已经出现,今天“神经网络”已经是一个相当大的,多学科交叉的学科领域,各相关学科对神经网络的定义多种多样,本书采用目前使用最广泛的一种,即“神经网络是由具有适应性的简单单元组成的广发并行的互联网络它的组织能够模拟生物神经系统对真实物体所作出的交互式的反应”。我们在机器学习中谈论神经网络指的是“神经网络学习”,或者是,是机器学习和神经网络这两个学科的交叉的部分

  • 神经网络中最基本的成分是“神经元”模型,即上述定义的简单单元。在生物神经网络中,每个神经元和其他的神经元相连,当他“兴奋”的时候,就会向相连的神经元发送化学物质,从而改变这些神经元的电位。如果某种神经元的电位超过了一个阈值(threshold),那么他就会被激活。即“兴奋”起来,向其他的神经元发送化学物质

  • 1943年,McCulloch and Pitts将上述的情形抽象为图5.1所示的简单模型,这就是一直沿用至今的“M-P神经元模型”,在这个模型中,神经元接受来自n个其他神经元传递过来的输入信号,这些输入信号通过带权重的连接(connection)进行传递,神经元接收到的总输入值将和神经元的阈值进行比较,然后通过“激活函数”处理以产生神经元的输出。
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  • 理想中德军ihuo函数是图5.2的阶跃函数,它将对应的输入值对应为0或者是1.显然1对应神经元兴奋,0对应于神经元抑制。然而阶跃函数具有不连续,不光滑等不太友好的性质。因此实际上我们用Sigmoid作为激活函数,典型的Sigmoid函数如下图所示。它可以将较大范围变化的输入值压缩在(0,1)的输出范围之内。因此有时候也叫挤压函数
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  • 将许多这样的神经元按照一定的层次结构连接起来,就得到了神经网络

  • 事实上,从计算机科学的角度来看,我们可以先不考虑神经网络是否真的模拟了生物神经网络,只需要将一个神经网络视作为包含了很多参数的数学模型,这个模型是若干个函数,例如yj = f(求和(wixi -谁他j))相互嵌套带入而得,有效的为神经网络学习算法大多以数学证明为支撑

  • 例如10个神经网络两两连接,则有100个参数;90个连接权和10个阈值

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