多层感知机(MLP, Multilayer Perceptron)
是神经网络中最基本的一种结构,也是深度学习的基础。MLP 是一种前馈神经网络,包含多个全连接层(每一层的神经元与下一层的每一个神经元都连接)。它具有强大的表示能力,能够学习和近似复杂的非线性关系。
结构与组成
MLP 由以下几部分组成:
输入层:接收输入数据的特征。每个输入神经元对应一个输入特征。
隐藏层:输入层和输出层之间的神经元层。隐藏层通过权重和激活函数将输入映射到输出。可以有多个隐藏层,层数越多,网络越深。
输出层:生成最终的输出。输出层的神经元个数取决于任务类型,例如分类任务中的类别数或回归任务中的目标值。
激活函数:隐藏层和输出层的神经元通常使用非线性激活函数,如 ReLU、Sigmoid、Tanh 等。这些激活函数引入了非线性,使得 MLP 能够处理非线性可分的问题。
工作原理
MLP 的工作过程包括以下几个步骤:
前向传播:输入数据通过输入层传递到隐藏层,经过每一层的加权求和和激活函数后,最终传递到输出层,生成预测结果。
损失计算:
根据预测结果和实际标签计算损失,常见的损失函数包括均方误差(MSE)和交叉熵损失(Cross-Entropy Loss)。损失函数定义了模型预测的误差,网络训练的目标是最小化这个误差。
反向传播:
通过反向传播算法(Backpropagation)计算损失函数对每个权重和偏置的梯度。
利用链式法则,逐层计算误差,并根据误差调整每一层的权重和偏置。
权重更新:
使用优化算法(如梯度下降或 Adam)根据计算的梯度更新网络的权重和偏置。
激活函数
激活函数引入了非线性,使得 MLP 能够处理复杂的非线性关系。常见的激活函数有:
Sigmoid、Tanh、ReLU(Rectified Linear Unit):
优化与训练
MLP 的训练过程涉及调整网络的权重和偏置,使得损失函数达到最小值。常见的优化算法包括:
梯度下降法(Gradient Descent):通过计算损失函数的梯度,更新权重