(文献复现02)BP神经网络-核素识别(01)

本文深入解析BP神经网络的基本原理及其在核素识别领域的应用。介绍了BP神经网络的反向传播机制,如何通过误差反馈调整神经元权重,实现系统的自我学习与优化。并探讨了神经网络的结构组成,包括输入层、隐层和输出层的作用。

接下来的几篇博客主要介绍BP神经网络在核素识别中的应用,本篇内容先介绍BP神经网络。

BP神经网络简单理解

引言

BP神经网络(Back-Propagation Neural Network),顾名思义就是反向传播的神经网络。这里提一点,基于反向传播的神经网络,例如CNN,RNN等,都属于全连接神经网络(Fully Connected Neural Network)。关于全连接神经网络可以参考这一篇博客:添加链接描述

假定认为一个传播需要三个要素:发出信号者,传播内容以及接受者,而BP神经网络的反向传播可以拆分理解为:发出信号者:神经网络系统,传播内容是:误差,接受者是:输出值。
因此,整个BP神经网络大致可以理解为,在训练神经网络过程中,系统会产生一定的误差,而误差怎么体现出来?在不断的循环过程中,系统将误差返回到输出值,误差被用来调整各个神经元的权重,也就是不断利用误差反馈来学习。

神经网络结构

神经网络的结构,可以用下面这个图来表示:
在这里插入图片描述
主要包含三个部分:输入层,隐层,输出层。输入层与输出层之间是通过隐层连接起来的,在这里我们可以思考一下,如果我们输入层数据不变的情况下,改变隐层参数,输出的结果会不会改变呢?
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给定引用中未提及卷积神经网络在复杂核素识别中的应用情况。不过,卷积神经网络(CNN)作为一种强大的深度学习模型,在复杂核素识别中具有较大的潜力和广泛的应用前景。 在复杂核素识别中,核素的能谱数据往往具有复杂的特征和噪声干扰。CNN 可以自动从能谱数据中提取有效的特征,避免了传统方法中手工特征提取的复杂性和局限性。CNN 的卷积层能够通过卷积核在数据上滑动,提取局部特征,对于核素能谱中的特征模式具有很好的捕捉能力。 例如,在处理核素的γ能谱时,CNN 可以学习到不同核素特征峰的位置、形状等特征,从而实现对不同核素的准确识别。同时,CNN 的池化层可以对特征进行降维,减少计算量,提高模型的效率和泛化能力。 此外,CNN 还可以处理多通道的数据,对于复杂核素识别中可能涉及的多种类型的能谱数据或其他相关信息,CNN 可以将其作为多通道输入,进一步提高识别的准确性。 ```python # 以下是一个简单的 CNN 模型示例用于核素识别(仅为示例,实际应用需根据具体数据调整) import tensorflow as tf from tensorflow.keras import layers, models model = models.Sequential() model.add(layers.Conv1D(32, 3, activation='relu', input_shape=(input_length, 1))) model.add(layers.MaxPooling1D(2)) model.add(layers.Conv1D(64, 3, activation='relu')) model.add(layers.MaxPooling1D(2)) model.add(layers.Flatten()) model.add(layers.Dense(64, activation='relu')) model.add(layers.Dense(num_classes, activation='softmax')) model.compile(optimizer='adam', loss='sparse_categorical_crossentropy', metrics=['accuracy']) ```
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