神经网络,作为深度学习和机器学习领域中的基石,是一种模仿生物神经网络(特别是大脑)
结构和功能的数学模型或计算模型。它通过大量的节点(或称为“神经元”)相互连接,处
理复杂的数据输入,并执行如分类、回归、模式识别等多种任务。以下是对神经网络的详细
解析:
### 一、神经网络的基本组成
#### 1. 神经元模型
* **定义**:神经元是神经网络的基本单元,模拟生物神经元的功能。
* **功能**:每个神经元接收来自前一层神经元的输入,进行加权和(权重代表神经元之间
的连接强度),加上偏置(一个常数,影响神经元的输出阈值),然后通过激活函数处理,输
出到下一层。
#### 2. 层次结构
* **输入层**:网络的第一层,负责接收输入数据。
* **隐藏层**:位于输入层和输出层之间的一层或多层,进行数据的加工和转换。隐藏层的
层数和神经元数量根据具体任务设计。
* **输出层**:网络的最后一层,输出最终的计算结果,如分类或回归的预测值。
#### 3. 权重与偏置
* **权重**:连接不同神经元的参数,代表一个神经元输出对另一个神经元输出的影响力。
在训练过程中,通过调整权重来学习数据中的模式。
* **偏置**:加到加权和上的一个常数,可以看作是每个神经元的一个额外输入,允许神经
元在所有输入都为零时也有非零的输出。
#### 4. 激活函数
* **定义**:决定神经元是否应该被激活(即输出信号)的函数。
* **常见类型**:ReLU(Rectified Linear Unit)、Sigmoid、Tanh 等。
* **作用**:引入非线性因素,使得神经网络能够学习复杂的模式。没有激活函数,神经网
络只能进行线性变换,表达能力有限。
### 二、神经网络的工作原理
#### 1. 前向传播
* 输入数据从输入层开始,逐层通过神经元的加权和、偏置和激活函数处理,最终到达输出
层产生输出。
#### 2. 损失函数