吴恩达机器学习笔记10——神经网络参数的反向传播

本文详细介绍了神经网络中反向传播算法的工作原理及其应用。包括代价函数的概念、反向传播算法的推导过程、如何理解和实现反向传播、参数初始化的重要性及技巧等。此外还讨论了梯度检验的作用与局限性,以及如何将这些理论应用于实际的神经网络学习中。

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第10章 神经网络参数的反向传播

为神经网络拟合参数的算法

1,代价函数Cost Function

 

2,反向传播算法

让代价函数最小化的方法。

推导一下

\frac{\partial g(z^{(3)})}{\partial z^{(3)}}=\frac{\partial a^{(3)}}{\partial z^{(3)}}=(\frac{1}{1+e^{-z^{(3)}}})'=(\frac{1}{1+e^{-z^{(3)}}})^2e^{z^{(3)}}

=\frac{1}{1+e^{-z^{(3)}}}(1-\frac{1}{1+e^{-z^{(3)}}})=a^{(3)}(1-a^{(3)})

a^{(l)}_j是l层第j个单元的激活值,\delta是求他 的误差

第一层不存在误差,因为是输入层。

以下为导数推导。

然后可以对导数采用梯度下降法等方法优化。

3,理解反向传播

可以把一元情况下的代价函数看成方差的形式,预测精准度。

4,展开参数

5,梯度检测

n是theta向量的维数,for循环使得每一次只对某一个theta量求导。

梯度检验是一种很慢的数值计算方法,不要在每一次iteration是都计算,这样速度会非常慢。因为梯度检验比BP算法慢得多,反向传播算法是一种很高效的算法,所以可以用它来代替这种低效的梯度检验算法。again,它只是用来第一次检验的。检验结束,就禁止他。

6,随机初始化

如果初始为0,就会出现a_1和a_2在所有hidden layer都是一样的,最后导致高度冗余。

以上问题被称为对称权重问题,Problem of symmetry。这里的epsilon和之前梯度检验的无关,不过都代表很小的接近0的数。

具体使用方法是,先随机生成初始theta(接近于0的很小的数),再进行BP算法,再进行梯度检验,最后用梯度下降或其他优化算法。

7,组合到一起(神经网络学习回顾)

我的一个问题:选择层数和units是否有什么讲究或算法。

解答:输出layer由分类的结果决定,比如有10类,那就有10维度。

中间的隐藏layer尽量隐藏单元数一直,每一层layer最好有相同的units数目。可以是输入x的1 2 3 4倍,

J(theta)可能是非凸函数,也就是在利用梯度下降等方法时,容易陷入局部最优解,但是大部分情况下还是能得到一个代价函数较小的结果的。

 

 

 

 

 

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