反向傳播算法

假設,你有這樣一個網絡層:網絡

  第一層是輸入層,包含兩個神經元i1,i2,和截距項b1;第二層是隱含層,包含兩個神經元h1,h2和截距項b2,第三層是輸出o1,o2,每條線上標的wi是層與層之間鏈接的權重,激活函數咱們默認爲sigmoid函數。函數

  如今對他們賦上初值,以下圖:學習

  其中,輸入數據  i1=0.05,i2=0.10;3d

     輸出數據 o1=0.01,o2=0.99;blog

     初始權重  w1=0.15,w2=0.20,w3=0.25,w4=0.30;class

           w5=0.40,w6=0.45,w7=0.50,w8=0.55方法

 

  目標:給出輸入數據i1,i2(0.05和0.10),使輸出儘量與原始輸出o1,o2(0.01和0.99)接近。im

 

  Step 1 前向傳播d3

  1.輸入層---->隱含層:error

  計算神經元h1的輸入加權和:

神經元h1的輸出o1:(此處用到激活函數爲sigmoid函數):

 

 

  同理,可計算出神經元h2的輸出o2:

  

 

  2.隱含層---->輸出層:

  計算輸出層神經元o1和o2的值:

  

 

這樣前向傳播的過程就結束了,咱們獲得輸出值爲[0.75136079 , 0.772928465],與實際值[0.01 , 0.99]相差還很遠,如今咱們對偏差進行反向傳播,更新權值,從新計算輸出。

 

Step 2 反向傳播

1.計算總偏差

總偏差:(square error)

可是有兩個輸出,因此分別計算o1和o2的偏差,總偏差爲二者之和:

 

2.隱含層---->輸出層的權值更新:

以權重參數w5爲例,若是咱們想知道w5對總體偏差產生了多少影響,能夠用總體偏差對w5求偏導求出:(鏈式法則)

下面的圖能夠更直觀的看清楚偏差是怎樣反向傳播的:

如今咱們來分別計算每一個式子的值:

計算

計算

(這一步實際上就是對sigmoid函數求導,比較簡單,能夠本身推導一下)

 

計算

最後三者相乘:

這樣咱們就計算出總體偏差E(total)對w5的偏導值。

回過頭來再看看上面的公式,咱們發現:

爲了表達方便,用來表示輸出層的偏差:

所以,總體偏差E(total)對w5的偏導公式能夠寫成:

若是輸出層偏差計爲負的話,也能夠寫成:

最後咱們來更新w5的值:

(其中,是學習速率,這裏咱們取0.5)

同理,可更新w6,w7,w8:

 

3.隱含層---->隱含層的權值更新:

 方法其實與上面說的差很少,可是有個地方須要變一下,在上文計算總偏差對w5的偏導時,是從out(o1)---->net(o1)---->w5,可是在隱含層之間的權值更新時,是out(h1)---->net(h1)---->w1,而out(h1)會接受E(o1)和E(o2)兩個地方傳來的偏差,因此這個地方兩個都要計算。

 

 

計算

先計算

同理,計算出:

          

二者相加獲得總值:

再計算

再計算

最後,三者相乘:

 爲了簡化公式,用sigma(h1)表示隱含層單元h1的偏差:

最後,更新w1的權值:

同理,額可更新w2,w3,w4的權值:

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