在人工智能建模的研究中,神经网络的结构变得越来越重要。目前已经发展出了两种相对的结构范式:反馈(递归)神经网络和前馈神经网络。本文将深入分析这两种架构,并通过一些用例比较它们的性能。
神经网络基础
神经网络是深度学习的基本构建块,以模拟人类大脑的行为而闻名,能解决具有挑战性的数据驱动问题。为了产生所需的输出,输入数据会通过多层堆叠的人工神经元进行处理。其应用范围广泛,从简单的图像分类到自然语言处理、文本生成等更关键和复杂的问题。
神经网络中的神经元复制了大脑的生物行为。单个神经元的基本结构包含输入数据、权重、激活函数和偏置等组件。输入数据是输入到学习模型中的数据集合,例如,当前大气测量值数组可以作为气象预测模型的输入。权重的主要目的是强调对学习过程最有帮助的特征,通过在输入值和权重矩阵之间进行标量乘法,可以增强某些特征的影响,同时降低其他特征的影响。例如,高音调音符的存在对音乐流派分类模型的影响会比流派之间常见的平均音调音符更大。
激活函数为神经元的操作引入了非线性,以考虑输入的线性变化。如果没有激活函数,输出将只是输入值的线性组合,网络将无法适应非线性。常见的激活函数有单位阶跃、Sigmoid、分段线性和高斯函数等。偏置的作用是改变激活函数生成的值,类似于线性函数中的常数,它是激活函数输出的一个偏移。
一个人工神经网络由多个相互堆叠的神经层组成,每个层由多个排成一行