神经网络之网络基础第1关:神经网络概述

本文介绍了神经网络的基础知识,包括神经网络模型、经典结构和深度。神经网络模型涉及激活函数、拓扑结构和学习算法。常见的网络结构有前馈、反馈和记忆网络。业务场景中,如情感分析常使用循环神经网络。神经网络深度衡量标准包括层数和特征深度,深度增加能解决更复杂问题。

有偿提供CS的人工智能/网络空间安全方向的大学生课程设计、算法设计、项目设计的思路及实现指导;竞赛PPT、项目申报书等撰写润色等。 

任务描述

本关任务:通过学习神经网络模型的基础概念知识,完成相应的选择题。

相关知识

为了完成本关任务,你需要掌握:

  1. 神经网络模型;
  2. 经典神经网络结构;
  3. 一般业务场景中神经网络适应性;
  4. 神经网络深度。

神经网络模型

学术界中有着各种各样的神经网络模型,例如感知器、馈型神经网络、卷积神经网络、循环神经网络、组织映射等。这些不同的神经网络模型的差异主要在于神经元的激活规则、神经网络模型的拓扑结构以及参数的学习算法等。

  • 神经元激活规则:主要针对神经元的输入到输出之间的映射关系 ,通常是非线性函数,也被称作激活函数 ;
  • 神经网络模型的拓扑结构:主要是指神经元之间的关联关系,主要包括层数、连接方式(全连接或非全连接)、连接权值等,其中连接权值是神经网络中不断学习和调整的参数 ;
  • 参数的学习算法:通过训练数据不断训练调整神经网络中的各项参数。

目前常见的神经网络结构包括:前馈网络结构、反馈网络结构和记忆网络结构。

  • 前馈网络。网络模型中的每个神经元根据收到的信息时序分为不同的层。每层的神经元接收上一层神经元的输出,井输出到下一层神经元。 整个网络信息在一个方向传播,没有相反方向的信息传播,是一种有向无环图。

  • 反馈
### 神经网络的基本概念 神经网络是一种模仿生物神经系统处理信息方式的人工智能技术,其核心在于通过模拟大量简单单元(称为神经元)之间的相互作用完成复杂的计算任务。在构建神经网络的过程中,研究者通常会注以下几个方面:网络连接的拓扑结构、神经元的功能特性以及学习规则的设计[^1]。 #### 网络连接的拓扑结构 神经网络由多个层组成,每一层包含若干个神经元。这些层可以分为输入层、隐藏层和输出层。输入层接收外部数据作为输入信号;隐藏层负责执行一系列复杂的数据变换操作;而输出层则提供最终的结果预测或分类标签。各层之间按照特定的方式相连形成整个网络架构。 #### 神经元及其功能特性 单个神经元接受来自前一层多个节点传递过来的信息,对其进行加权求和运算后再加上偏置项b得到线性组合WX+b 。之后再经过非线性的激活函数f() 处理从而产生该神经元向后传播给下一层的新数值 f(WX+b)[^3]。这种机制使得即使面对高度非线性可分的问题也能找到合适的解决方案。 #### 学习过程中的挑战——过拟合与欠拟合现象分析 当训练一个深度神经网络时可能会遇到两种常见错误情况即所谓 的 过度适应(Overfitting) 和 不足适配(Underfitting )问题 [^4]. 如果模型参数过多相对于样本数量而言,那么它可能过分专注于记忆训练集中每一个细节甚至噪声部分而不是提取真正有意义模式这就是所谓的过度适应;相反如果我们的假设空间太小无法表示目标映射系就会造成不足适配. ```python import numpy as np def sigmoid(x): """Sigmoid activation function""" return 1 / (1 + np.exp(-x)) # Example of a simple neuron computation W = np.array([0.5, -0.3]) # Weights X = np.array([2.0, 3.0]) # Inputs b = 0.1 # Bias term z = np.dot(W, X) + b # Linear combination WX + b a = sigmoid(z) # Apply the activation function to get output value from this neuron. print(f"The computed output is {a}") ```
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