7.2.5 數(shù)據(jù)的內(nèi)在預(yù)測性-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

《大數(shù)據(jù)導(dǎo)論》神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)1、什么是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一般指生物的大腦神經(jīng)元，細(xì)胞，觸點等組成的網(wǎng)絡(luò)，用于產(chǎn)生生物的意識，幫助生物進(jìn)行思考和行動。2、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetworks，簡寫為ANNs）也簡稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（NNs）或稱作連接模型（ConnectionModel），它是一種模仿動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)行為特征，進(jìn)行分布式并行信息處理的算法數(shù)學(xué)模型。這種網(wǎng)絡(luò)依靠系統(tǒng)的復(fù)雜程度，通過調(diào)整內(nèi)部大量節(jié)點之間相互連接的關(guān)系，從而達(dá)到處理信息的目的。3、研究內(nèi)容生物原型：從生理學(xué)、心理學(xué)、解剖學(xué)、腦科學(xué)、病理學(xué)等方面研究神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、神經(jīng)系統(tǒng)的生物原型結(jié)構(gòu)及其功能機(jī)理。模型研究：根據(jù)生物原型的研究，建立神經(jīng)元、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的理論模型。其中包括概念模型、知識模型、物理化學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型等。算法研究：在理論模型研究的基礎(chǔ)上構(gòu)作具體的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，以實現(xiàn)計算機(jī)模擬或準(zhǔn)備制作硬件，包括網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法的研究。這方面的工作也稱為技術(shù)模型研究。4、應(yīng)用完成某種信號處理或模式識別的功能構(gòu)作專家系統(tǒng)手寫體識別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖像識別機(jī)器視覺語音識別5、經(jīng)典的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這是一個包含三個層次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。紅色的是輸入層，綠色的是輸出層，紫色的是中間層（也叫隱藏層）。輸入層有3個輸入單元，隱藏層有4個單元，輸出層有2個單元。對于神經(jīng)元的研究由來已久，1904年生物學(xué)家就已經(jīng)知曉了神經(jīng)元的組成結(jié)構(gòu)。一個神經(jīng)元通常具有多個樹突，主要用來接受傳入信息；而軸突只有一條，軸突尾端有許多軸突末梢可以給其他多個神經(jīng)元傳遞信息。軸突末梢跟其他神經(jīng)元的樹突產(chǎn)生連接，從而傳遞信號。這個連接的位置在生物學(xué)上叫做“突觸”。人腦中的神經(jīng)元形狀6、生物神經(jīng)元

1943年，心理學(xué)家McCulloch（麥卡洛克）和數(shù)學(xué)家Pitts（匹茲）參考了生物神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)，發(fā)表了抽象的神經(jīng)元模型MP。7、人工神經(jīng)元模型8、連接連接是神經(jīng)元中最重要的東西。每一個連接上都有一個權(quán)重。一個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練算法就是讓權(quán)重的值調(diào)整到最佳，以使得整個網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測效果最好。我們使用a來表示輸入，用w來表示權(quán)值。一個表示連接的有向箭頭可以這樣理解：在初端，傳遞的信號大小仍然是a，端中間有加權(quán)參數(shù)w，經(jīng)過這個加權(quán)后的信號會變成a*w，因此在連接的末端，信號的大小就變成了a*w。在其他繪圖模型里，有向箭頭可能表示的是值的不變傳遞。而在神經(jīng)元模型里，每個有向箭頭表示的是值的加權(quán)傳遞。9、神經(jīng)元模型的使用神經(jīng)元模型的使用可以這樣理解：我們有一個數(shù)據(jù)，稱之為樣本。樣本有四個屬性，其中三個屬性已知，一個屬性未知。我們需要做的就是通過三個已知屬性預(yù)測未知屬性。具體辦法就是使用神經(jīng)元的公式進(jìn)行計算。三個已知屬性的值是a1，a2，a3，未知屬性的值是z。z可以通過公式計算出來。這里，已知的屬性稱之為特征，未知的屬性稱之為目標(biāo)。假設(shè)特征與目標(biāo)之間確