BP 反向传播

转载于https://www.cnblogs.com/charlotte77/p/5629865.html,有详细的例子计算。
反向传播的是误差,误差再乘以一个数才是对于cost function的梯度

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误差先是和theta矩阵相乘(其实就是累加,见下图),然后再和激活函数的倒数点乘
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以下是转载的原文:

假设,你有这样一个网络层:

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第一层是输入层,包含两个神经元i1,i2,和截距项b1;第二层是隐含层,包含两个神经元h1,h2和截距项b2,第三层是输出o1,o2,每条线上标的wi是层与层之间连接的权重,激活函数我们默认为sigmoid函数。

现在对他们赋上初值,如下图:

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其中,输入数据 i1=0.05,i2=0.10;

输出数据 o1=0.01,o2=0.99;

初始权重 w1=0.15,w2=0.20,w3=0.25,w4=0.30;

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

目标:给出输入数据i1,i2(0.05和0.10),使输出尽可能与原始输出o1,o2(0.01和0.99)接近。

Step 1 前向传播

1.输入层---->隐含层:

计算神经元h1的输入加权和:

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神经元h1的输出o1:(此处用到激活函数为sigmoid函数):

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同理,可计算出神经元h2的输出o2:

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2.隐含层---->输出层:

计算输出层神经元o1和o2的值:

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这样前向传播的过程就结束了,我们得到输出值为[0.75136079 , 0.772928465],与实际值[0.01 , 0.99]相差还很远,现在我们对误差进行反向传播,更新权值,重新计算输出。

Step 2 反向传播

1.计算总误差

总误差:(square error)

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但是有两个输出,所以分别计算o1和o2的误差,总误差为两者之和:

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2.隐含层---->输出层的权值更新:

以权重参数w5为例,如果我们想知道w5对整体误差产生了多少影响,可以用整体误差对w5求偏导求出:(链式法则)

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下面的图可以更直观的看清楚误差是怎样反向传播的:

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现在我们来分别计算每个式子的值:

计算
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image

计算
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(这一步实际上就是对sigmoid函数求导,比较简单,可以自己推导一下)

计算
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最后三者相乘:

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这样我们就计算出整体误差E(total)对w5的偏导值。

回过头来再看看上面的公式,我们发现:

image

为了表达方便,用
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来表示输出层的误差:

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因此,整体误差E(total)对w5的偏导公式可以写成:

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如果输出层误差计为负的话,也可以写成:

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最后我们来更新w5的值:

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(其中,
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是学习速率,这里我们取0.5)

同理,可更新w6,w7,w8:

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3.隐含层---->隐含层的权值更新:

方法其实与上面说的差不多,但是有个地方需要变一下,在上文计算总误差对w5的偏导时,是从out(o1)---->net(o1)---->w5,但是在隐含层之间的权值更新时,是out(h1)---->net(h1)---->w1,而out(h1)会接受E(o1)和E(o2)两个地方传来的误差,所以这个地方两个都要计算。

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计算
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先计算
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同理,计算出:

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两者相加得到总值:

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再计算
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再计算
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最后,三者相乘:

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为了简化公式,用sigma(h1)表示隐含层单元h1的误差:

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最后,更新w1的权值:

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同理,额可更新w2,w3,w4的权值:

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