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2020深度学习—感知机(1)

2020深度学习—感知机(1)

作者: zidea | 来源:发表于2020-09-20 20:34 被阅读0次
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1943 年,心理学 W.S. McCulloch 和数学逻辑学家 W.Pitts 基于神经元的生理特征,建立了单个神经元的数学模型(MP模型)。其实近些年神经网络并没有什么突破,其理论早在 50 年代就已经奠定了基础。

今天神经网网络在算法并没有什么突破,本质算法相对简单而且是在五六十年代提出的。今天随着互联网和大数据的发展,以及 GPU 成就了这一轮的神经网络发展。为什么说互联网有助于神经网络的发展呢,因为互联网搜集到大量数据才能够培养出更复杂(更深的)神经网络。

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我们来看神经元生理结构如上图,首先细胞核,然后还有一个树突,这个树突延伸身体每一个地方,例如在手上有一个树突,树突接受刺激后将刺激转换为电信号,电信号会一直被传递到细胞核中,在细胞核里对于对信号进行一系列处理。处理结束后输出一个电信号对身体其他部位进行控制。

  • 细胞核
  • 树突
  • 轴突
  • 突触
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用于简单数据模型模拟上面神经元所做的事,因为树突接受电信号,可以用数值来表示电信号的强度,这里可以用一个数值来表示,树突对电信号进行处理,通过一个权重对电信号进行缩放,接下来在细胞核对这些神经元输入进行求和的处理,并且加一个偏置,这个偏置表示神经元所处的环境(酸性或者碱性环境),最后在进行激活函数模型。其实这与神经元结构没有什么关系,大家只不过大家想要给这个模型找到一个依据罢了。

y_k = \phi \left( \sum_{i=1}^m w_{ki}x_i + b_k \right) = \phi(W_k^TX + b)

其实大家看了怎么一个简单数学模型能够表示复杂神经元的结构吗,当你看了这个模型是否也是表示怀疑呢?这个模型在当时提出并没有引起生物界的注意,知道 1957 年 Frank Rosenblatt 他是搞计算机的,他从纯数学的角度重新考虑这一模型,指出能够从一些输入输出对(X,y)中通过学习算法获取权重 W 和 b。

SVM 与神经网

SVM 适合处理小样本,而感知机特别是后来神经网络需要的大数据。神经网模型没有 SVM 那么美,也没有 SVM 那么严谨

SVM 是一次将全部数据都看了,然后建立一个可优化的模型,而感知机,每次只看一部分模型,然后进行学习更新参数,最后看看结果怎么样,如果结果不算好,继续投入样本进行学习更新参数。这样学习过程更加符合我们人类实际情况。

生物学与神经网络

其实今天有学多交叉学科,如物理和生物的交叉学科,科学家。

感知器算法(Perceptron Algorithm)

  • 随机选择 W 和 b
  • 取一个训练样本(X,y)
    • W^TX + b > 0y=-1W = W -X\,b=b-1
    • W^TX + b < 0y=+1W = W -X\,b=b+1
  • 再取另一个(X,y) 回到(2)
  • 终止条件: 直到所有输入输出对都满足(2)中(i)和(ii)之一,退出循环

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