
【化】 input layer
import; input; introduce
【計】 CI; enter; entering; in-fan; input; inputting; load line; typing-in
【化】 input
【醫】 importation; infusion; intromission
【經】 import
layer; region; stage; story; stratum; tier
【計】 layer
【醫】 coat; lamella; lamellae; lamina; laminae; layer; strata; stratum
輸入層(Input Layer)是人工神經網絡中的基礎結構單元,負責接收并預處理外部數據,将其轉化為神經網絡可識别的數值形式。在漢英詞典中,"輸入層"對應的英文術語為"input layer",其核心功能是将原始數據(如圖像像素、文本向量或傳感器信號)映射為多維張量,形成後續網絡處理的初始特征空間。
從技術實現看,輸入層的神經元數量通常與數據維度嚴格對應。例如處理28×28像素的灰度圖像時,輸入層會包含784個神經元,每個神經元對應一個像素的歸一化灰度值($x_i in $)。在自然語言處理場景中,輸入層可能通過詞嵌入技術(word embedding)将離散詞彙轉化為連續向量表示。
根據IEEE标準術語庫定義,輸入層作為"數據處理管道的第一級轉換接口"(IEEE Std 100-2021),其設計直接影響模型收斂速度和泛化能力。牛津計算機詞典特别指出,現代深度學習框架如TensorFlow和PyTorch,均通過張量運算實現輸入層的高效并行計算。
在生物神經網絡類比中,輸入層相當于感覺神經元的集合,負責将物理刺激轉化為電化學信號。這種跨學科對應關系在MIT出版社的《深度學習基礎》教材中有詳細闡述,強調輸入層在信息抽象過程中的初級特征提取作用。
在神經網絡中,輸入層是網絡結構的起點,承擔着接收和傳遞原始數據的功能。以下是其核心要點:
數據入口
輸入層直接接收未經處理的原始數據(如圖像像素、文本字符、傳感器數值等),并将其轉化為神經網絡可識别的數值形式。例如,一張28x28像素的灰度圖像會被展平為784個節點的輸入值(每個節點對應一個像素的亮度值)。
節點與特征的對應關系
輸入層的每個節點(神經元)對應一個數據特征。若數據是向量形式,節點數等于向量維度;若數據是圖像或時序信號,可能保留多維結構(如卷積神經網絡中保持圖像的高度、寬度和通道數)。
預處理與标準化
輸入層通常會對原始數據進行歸一化(如将像素值從0-255縮放到0-1)或标準化(均值為0、方差為1),以提高模型訓練效率。這一步驟可能發生在輸入層之前或内部。
無激活函數或線性傳遞
輸入層一般僅傳遞數據,不進行非線性變換。部分實現會使用線性激活函數(如恒等函數),但本質仍是原樣輸出,非線性處理通常由後續隱藏層完成。
應用場景示例
輸入層是神經網絡與外界數據的接口,其結構設計直接影響模型對數據的理解能力。合理設置輸入層維度、預處理方法及數據組織形式,是模型性能優化的基礎。
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