深度學習演算法實踐3 神經網路常用操作實現

2021-07-22 22:52:20 字數 2129 閱讀 3768

在神經網路中,最基本的單元為神經元。乙個神經元可以視為具有i=1,2,...,n個輸入,乙個偏移量bias的單元,假設輸入訊號為x1,x2,...,xn,每個輸入訊號的權重為w1,w2,...,wn,則這個神經元的總體輸入為:

而通常我們為了計算方便,我們會額外引入乙個輸入i=0,並設定其輸入權重為w0,在數值上等於偏移量bias,則上面的公式可以簡化為:

下面我們通過**例項來看一下,對乙個實際的神經元,怎樣使用theano來求出總輸入:

[python]view plain

copy

import

theano  

import

theano.tensor as t  

from

theano 

import

function  

# 假設神經元有兩個輸入,加上bias結點(其值始終為1)

# 所以我們需要乙個三列的向量

x = t.dvector("x"

)  # 設定權值變數,第一列為神經元的bias

w = t.dvector("w"

)  # 求神經元的總輸入

s = t.dot(x, w)  

# 定義函式

sum = function([x, w], s)  

x = [1.0

, 1.5

, 2.5

]  w = [0.0

, 0.2

, 0.4

]  print

(sum(x, w))  

神經元會對輸入訊號進行非線性處理,從而得到乙個輸出,稱為啟用函式,其中用得最多的是下面這個函式:

假設神經元的啟用值為x=10.0,我們可以用上面的啟用函式求出該神經元的輸出,**如下所示:

[python]view plain

copy

import

theano  

import

theano.tensor as t  

from

theano 

import

function  

x = t.dscalar("x"

)  s = 1

/ (1

+ t.exp(-x))  

logistic = function([x], s)  

x = 10.0

print

("logistic=%f"

% logistic(x))  

上面**的輸出結果:logistic=0.999955

下面我們來看一下怎麼求實際輸出向量和希望輸出向量的平方差誤差,在這裡我們假設一共有5個輸入樣本,所以希望輸出向量和實際輸出向量均為5列,**如下所示:

[python]view plain

copy

import

theano  

import

theano.tensor as t  

from

theano 

import

function  

d = t.dvector("d"

)  y = t.dvector("y"

)  diff = (d - y ) ** 2

f = function([d, y], diff)  

r = t.dvector("r"

)  vectorsum = t.sum(r)  

vectorsumf = function([r], vectorsum)  

d = [1.0

, 2.0

, 3.0

, 4.0

, 5.0

]  y = [1.1

, 2.1

, 3.5

, 4.2

, 5.3

]  print

(vectorsumf(f(d, y)))  

在上面的**中,我們首先求出希望輸出向量和實際輸出向量逐列的平方差,然後定義乙個求向量所有元素和的函式,求出針對所有輸入樣本的平方差誤差,而感知器演算法的目標就是通過調整連線權值,使這個值達到最小。如果感舉趣的話,大家可以在這些方法的基礎上,實現乙個完整的感知器演算法。

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