深度学习入门:理解神经网络与反向传播算法

简介: 【9月更文挑战第20天】本文将深入浅出地介绍深度学习中的基石—神经网络,以及背后的魔法—反向传播算法。我们将通过直观的例子和简单的数学公式,带你领略这一技术的魅力。无论你是编程新手,还是有一定基础的开发者,这篇文章都将为你打开深度学习的大门,让你对神经网络的工作原理有一个清晰的认识。

深度学习是机器学习的一个分支,它试图模拟人脑进行分析学习的神经网络,以实现图像、语音识别等复杂功能。今天,我们就来聊聊深度学习的核心——神经网络,以及训练神经网络的关键算法——反向传播。

首先,我们得知道什么是神经网络。你可以把神经网络想象成一堆相互连接的小电脑,每个小电脑都从它的邻居那里接收信息,处理一下,然后再传给其他小电脑。这些小电脑,我们称之为“神经元”。

在神经网络中,这些神经元被分为不同的层。最左边的层叫做输入层,最右边的层叫做输出层,中间的那些层我们统称为隐藏层。每一层里的神经元都会和下一层的所有神经元相连,形成一张巨大的网络。

那么,神经网络是怎么进行学习的呢?这就涉及到了我们的第二个主角——反向传播算法。简单来说,反向传播算法就是一种优化策略,它会根据预测结果和实际结果的差异(也就是损失函数)来不断调整神经网络中各个神经元的参数,使得预测结果越来越接近实际结果。

具体来说,反向传播算法会先计算出损失函数关于最后一个神经元参数的梯度,然后利用链式法则,从后往前逐层计算出损失函数关于前面各层神经元参数的梯度。有了这些梯度,我们就可以用各种优化算法(如梯度下降法)来更新神经元的参数,使得损失函数的值越来越小。

下面,我们来看一个简单的代码示例,演示如何使用Python的深度学习库Keras来创建一个简单的神经网络,并用反向传播算法进行训练。

from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
import numpy as np

# 生成随机数据
x_train = np.random.random((1000, 20))
y_train = np.random.random((1000, 1))

# 创建模型
model = Sequential()
model.add(Dense(64, activation='relu', input_dim=20))
model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))

# 编译模型
model.compile(optimizer='rmsprop', loss='binary_crossentropy', metrics=['accuracy'])

# 训练模型
model.fit(x_train, y_train, epochs=10, batch_size=32)

这段代码首先生成了一些随机的训练数据,然后创建了一个简单的神经网络模型。这个模型包含一个输入层(有20个神经元),一个隐藏层(有64个神经元),和一个输出层(有1个神经元)。我们使用'relu'作为激活函数,'rmsprop'作为优化器,'binary_crossentropy'作为损失函数。最后,我们用生成的数据来训练这个模型,训练了10轮,每一轮的批次大小为32。

这就是神经网络和反向传播算法的基本概念和简单应用。当然,实际应用中的神经网络会更复杂,但基本原理都是一样的。希望这篇文章能帮助你更好地理解深度学习,开启你的AI之旅!

相关文章
|
5月前
|
机器学习/深度学习 算法 调度
14种智能算法优化BP神经网络(14种方法)实现数据预测分类研究(Matlab代码实现)
14种智能算法优化BP神经网络(14种方法)实现数据预测分类研究(Matlab代码实现)
457 0
|
5月前
|
机器学习/深度学习 并行计算 算法
粒子群算法优化RBF神经网络的MATLAB实现
粒子群算法优化RBF神经网络的MATLAB实现
462 123
|
4月前
|
机器学习/深度学习 算法
采用蚁群算法对BP神经网络进行优化
使用蚁群算法来优化BP神经网络的权重和偏置,克服传统BP算法容易陷入局部极小值、收敛速度慢、对初始权重敏感等问题。
414 5
|
4月前
|
机器学习/深度学习 数据采集 人工智能
深度学习实战指南:从神经网络基础到模型优化的完整攻略
🌟 蒋星熠Jaxonic,AI探索者。深耕深度学习,从神经网络到Transformer,用代码践行智能革命。分享实战经验,助你构建CV、NLP模型,共赴二进制星辰大海。
|
5月前
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
【无人车路径跟踪】基于神经网络的数据驱动迭代学习控制(ILC)算法,用于具有未知模型和重复任务的非线性单输入单输出(SISO)离散时间系统的无人车的路径跟踪(Matlab代码实现)
【无人车路径跟踪】基于神经网络的数据驱动迭代学习控制(ILC)算法,用于具有未知模型和重复任务的非线性单输入单输出(SISO)离散时间系统的无人车的路径跟踪(Matlab代码实现)
374 2
|
5月前
|
机器学习/深度学习 并行计算 算法
【CPOBP-NSWOA】基于豪冠猪优化BP神经网络模型的多目标鲸鱼寻优算法研究(Matlab代码实现)
【CPOBP-NSWOA】基于豪冠猪优化BP神经网络模型的多目标鲸鱼寻优算法研究(Matlab代码实现)
132 8
|
5月前
|
机器学习/深度学习 传感器 算法
【表面粗糙度】基于粒子群PSO算法优化-BP神经网络的表面粗糙度研究(Matlab代码实现)
【表面粗糙度】基于粒子群PSO算法优化-BP神经网络的表面粗糙度研究(Matlab代码实现)
279 7
|
5月前
|
机器学习/深度学习 算法 PyTorch
【Pytorch框架搭建神经网络】基于DQN算法、优先级采样的DQN算法、DQN + 人工势场的避障控制研究(Python代码实现)
【Pytorch框架搭建神经网络】基于DQN算法、优先级采样的DQN算法、DQN + 人工势场的避障控制研究(Python代码实现)
150 1
|
5月前
|
机器学习/深度学习 编解码 并行计算
【创新未发表!】基于BKA算法优化-BP、HO算法优化-BP、CP算法优化-BP、GOOSE算法优化-BP、NRBO算法优化-BP神经网络回归预测比较研究(Matlab代码)
【创新未发表!】基于BKA算法优化-BP、HO算法优化-BP、CP算法优化-BP、GOOSE算法优化-BP、NRBO算法优化-BP神经网络回归预测比较研究(Matlab代码)
267 0
|
5月前
|
机器学习/深度学习 算法 PyTorch
【DQN实现避障控制】使用Pytorch框架搭建神经网络,基于DQN算法、优先级采样的DQN算法、DQN + 人工势场实现避障控制研究(Matlab、Python实现)
【DQN实现避障控制】使用Pytorch框架搭建神经网络,基于DQN算法、优先级采样的DQN算法、DQN + 人工势场实现避障控制研究(Matlab、Python实现)
243 0

热门文章

最新文章