
神经网络(Neural Network) 是一种模仿生物神经系统结构和功能的计算模型,通过多层节点(神经元)相互连接实现模式识别和数据处理。其汉英对应术语为“神经网络/Neural Network”,核心定义包含以下要点:
基本结构
神经网络由输入层、隐藏层和输出层组成,每层包含多个神经元。神经元通过权重(weights)连接,激活函数(activation function)控制信号传递。这一结构模拟了生物神经元的信息处理方式,例如人脑的突触连接机制。
功能与训练
通过反向传播算法(backpropagation)和梯度下降(gradient descent),网络能够从数据中自动学习特征并优化参数。例如,在图像识别任务中,卷积神经网络(CNN)通过多层卷积操作提取图像边缘、纹理等抽象特征。
应用领域
神经网络广泛应用于自然语言处理(如Transformer模型)、计算机视觉(如ResNet)、医疗诊断(如疾病预测模型)等领域。其泛化能力使其成为机器学习的主流工具之一。
学术定义扩展
根据《IEEE计算智能标准》,神经网络被定义为“通过调整连接权重,使系统输出逼近目标函数的自适应系统”(IEEE, 2020)。在数学表达中,单神经元输出可表示为:
$$
y = fleft(sum_{i=1}^n w_i x_i + bright)
$$
其中,( f )为激活函数,( w_i )为权重,( b )为偏置项。
权威参考来源:
维基百科“神经网络”词条; 斯坦福大学CS231N课程讲义; 《深度学习》(Deep Learning, Ian Goodfellow等著)。
神经网络是一种受生物神经系统启发而设计的计算模型,广泛应用于机器学习和人工智能领域。其核心思想是通过模拟神经元之间的连接和信号传递,从数据中学习复杂模式。以下是详细解析:
神经网络由相互连接的节点(神经元)组成,这些节点分层排列,通常包括:
神经元(节点)
每个神经元接收输入信号,加权求和后通过激活函数(如ReLU、Sigmoid)产生非线性输出。
公式:
$$
y = fleft(sum_{i=1}^n w_i x_i + bright)
$$
其中,(w_i)是权重,(b)是偏置,(f)是激活函数。
权重与偏置
权重决定输入信号的重要性,偏置调整神经元的激活阈值,两者通过训练不断优化。
损失函数
衡量预测值与真实值的差距(如均方误差、交叉熵),指导模型调整参数。
前向传播(Forward Propagation)
输入数据逐层传递,最终得到预测结果。例如:图像输入→提取边缘→识别形状→分类为“猫”。
反向传播(Backward Propagation)
根据预测误差,利用梯度下降算法从输出层向输入层反向调整权重,逐步减少损失。
前馈神经网络(FNN)
最简单的结构,信号单向传递,适合分类和回归任务。
卷积神经网络(CNN)
通过卷积核提取空间特征,常用于图像处理。
循环神经网络(RNN)
处理序列数据(如文本、时间序列),具有记忆能力。
生成对抗网络(GAN)
由生成器和判别器对抗学习,用于生成逼真数据(如图像、音频)。
神经网络通过模拟人脑的并行处理机制,成为现代人工智能的基石,推动着从语音助手到自动驾驶的技术革新。
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