ANN神经网络模型的参数
- m 层神经网络模型,每层节点数 sk(k=0,1,2,..,m), s0 为输入向量的维度;
- ok : 第k层输入 a(k-1) * wk 权重并加上 bk 偏移量的结果;
- h(x) : 激活函数,如Sigmoid 函数 1/(1+exp(-x));
- ak 为第k层神经元对ok 激活后的输出,同时ak 作为第(k+1)层网络的输入;
- 训练集样本输入记录为向量 Xi =c(x1,x2,..,xs0) (i = 1,2,..,Q),
- Q个输入样本;
- n代表所有估测参数的个数; (对于任意层k的wk和bk)
预测的误差分析
1. 对于每个样本
假设ti 为真实值, 为模型
的拟合值,
为理论最优参数
下的拟合值
那么我们可以得到下列关系ti真实值和ai*预测值的误差服从均值Mean在0的正态分布。
2. 预测值 a 看做任一个参数wi的非线性函数
将a=f(x,w)在任意一个权重参数 wi 处一阶泰勒展开, w* 为最优模型参数;为参数估计Estimation;
3. 真实值ti 和拟合值 ai的误差
与
独立,协方差为0
服从近似的随机分布
为Error项全体方差,其unbiased估计为
样本方差,取
预测区间Prediction Interval表达式推导
基于student学生式分布, 全体Variance 和Mean未知
对于用样本来估计正态分布的全体 N(0, ), 预测新的
预测区间为
神经网络的预测区间用t-分布表示
最终我们可以得到ANN的置信区间的表达式:
S为方差估计值的平方根,计算方法为
拓展阅读
Confidence Intervals for Neural Networks and Applications to Modeling Engineering Materials