有效计算任意神经网络输出?

我正在学习神经网络,这对我来说是最有趣的事情之一。

我的问题是:如何计算拓扑结构任意的神经网络的输出?是否有某种算法或经验法则可以使用?

例如,我理解前馈网络有直接的矩阵表示,但对于有循环或输出连接到输入的网络呢?那些是否有矩阵形式?或者唯一产生输出的方法是进行某种图遍历?

例如:

enter image description here


回答:

  1. 让我们看一下你问题中附带的神经网络结构图。
    人工神经网络的连接不像看起来那样是普通的有向图。这里隐含了额外的限制,比如按层分布的不同类型的节点。
    有输入节点、隐藏节点和输出节点。简单来说,输入节点(神经元值)被认为是只读的,不能进行修改。因此,节点9和节点4之间的连接是没有意义的,因为输入4本身不会进一步传播信号。
    节点8和节点11之间的连接也是如此。你可以查看这里,神经网络的基础知识以简单的方式进行了解释。

  2. 谈到有循环的网络,我们假设是递归网络。假设我们有一个如图所示的递归神经网络递归神经网络我们如何计算输出?
    我们可以尝试应用与前馈网络相同的计算规则。公式,
    公式, 这里的f 是激活函数。
    但是,等一下,我们不是需要知道公式公式的值吗?技术上,这不是递归。
    你可以将其理解为“公式节点的下一个值依赖于公式节点的当前值”。
    所示网络的动态可以通过“展开”(如下所示)来可视化。enter image description here因此,递归网络可以被视为每个时间步一个层的深层网络,并且在时间步之间共享权重。在这里,我们将步骤0的隐藏层视为步骤1的输入。
    回到我们的情况,第一步计算的公式应该看起来像公式
    同样,第二步可以计算为公式

为了简化,公式公式的值可以初始化为零(尽管实际上初始状态是作为模型参数进行训练的)。展开用于训练(技术上,我们只是用一系列前馈隐藏层替换递归网络)。

总之,递归网络仍然有矩阵表示和操作,尽管这看起来并不明显和直接。

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