BP神经网络及BP算法详细数学推导

本文深入讲解了BP神经网络的工作原理,包括模型结构、前向计算和反向传播过程。通过详细实例,阐述了如何利用BP算法进行权重更新,实现神经网络的训练。

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什么是BP神经网络

  1. 一般指使用BP算法(误差逆传播算法error BackPropagation)训练的多层前馈神经网络
  2. 模型结构

在这里插入图片描述
首端和末端 有输入层和输出层
中间的为引层
每层神经元与下一层神经元全互连,同层神经元不存在连接

前向计算过程

1.从输入层到达隐层:激活函数f ,参数 v , w
隐层中每一个神经元的输出:
f ( ∑ v x ) f(\sum vx) f(vx) 其中f 取simoid函数
2.从隐层到输出层:
f ( ∑ w f ∑ v x ) f(\sum wf\sum vx) f(wfvx)

后向分析过程

1.假定要完成回归任务,取损失函数SME loss
在这里插入图片描述
2. 将误差展开到隐层
在这里插入图片描述
3.将误差展开到输入层
在这里插入图片描述
至此可以看到,整个输出 o o o 是怎么得到的,即经过隐层权重叠加再 经过激活函数的处理 得到输出层的输入,再次经过权重相加 激活函数得到最终的 o o o,同时我们能够清晰的看到损失函数 值的来历
之后就可以经过梯度下降迭代优化

详细实例计算

有如下的简单神经网络:
在这里插入图片描述

前向过程

1.到达隐层输出值
在这里插入图片描述
2.到达输出层输出值

在这里插入图片描述
3.损失函数 计算

在这里插入图片描述

反向传播过程

待续。。。

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