深度学习入门(二)线性神经网络,delta学习规则,梯度下降法

理论部分:

注:训练时候使用purelin函数,输出的时候使用sign函数用于分类

dj:期望输出  oj:实际输出


学习率可以通过开始选择大值,之后选择小值来收敛。

局部最优解在后续内容中会提出解决方案

注;我个人认为是解决非线性问题(决绝异或问题,把异或问题分为两类)未查证

代码部分:使用python实现

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt


#####################################
#线性神经网络与单层感知器代码区别
#1激活函数不同
#2收敛条件改变了(收敛共有3个方式表现 一、误差达到比较小的值 二、权值的改变了比较小,区域稳定  三、循环一定次数后——本程序使用收敛条件)
#3引入多输入来解决异或问题 
#####################################

#输入数据  //小技巧其中X数组中的第一个 1 表示偏置b

#                  [b,x1,x2]
#原数据 X=np.array([[1,0,0],
#                  [1,0,1],
#                  [1,1,0],
#                  [1,1,1]])#此时的X数据为四个点,用单层感知器无法进行分类

# 升维后       [b,x1,x2,x1^2,x1*x2,x2^2]
X=np.array([[1,0,0,0,0,0],
            [1,0,1,0,0,1],
            [1,1,0,1,0,0],
            [1,1,1,1,1,1]])#此时的X数据为四个点,用单层感知器无法进行分类


#标签
Y=np.array([-1,1,1,-1])
#权值初始化,
W=(np.random.random(6)-0.5)*2
print(W)
#定义学习率
lr=0.11
#计算迭代次数变量
n=0
#神经网络的输出
O=0

def update():
    global X,Y,W,lr,n
    n+=1
    O=np.dot(X,W.T)#np.sign(np.dot(X,W.T))#感知器
    W_C=lr*(Y-O.T).dot(X)/int(X.shape[0])#除以会缩小权值改变
    W=W+W_C

for _ in range(1000):
    update()#更新权值
   
 #收敛条件为迭代1000次后 

#正样本
x1=[0,1]
y1=[1,0]
#负样本
x2=[0,1]
y2=[0,1]

#计算函数,最后画图,原理见图片
def calculate(x,root):
    a=W[5]
    b=W[2]+x*W[4]
    c=W[0]+x*W[1]+x*x*W[3]
    if root==1:
        return (-b+np.sqrt(b*b-4*a*c))/(2*a)
    if root==2:
        return (-b-np.sqrt(b*b-4*a*c))/(2*a)
   
xdata=np.linspace(-1,2)

plt.figure()

plt.plot(xdata,calculate(xdata,1),'r')
plt.plot(xdata,calculate(xdata,2),'r')

plt.plot(x1,y1,'bo')
plt.plot(x2,y2,'yo')
plt.show()

#输出模型的值
O=np.dot(X,W.T)
print(O)


结果:


画图函数计算原理如下


 

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