
神經網絡(Neural Network) 是一種模仿生物神經系統結構和功能的計算模型,通過多層節點(神經元)相互連接實現模式識别和數據處理。其漢英對應術語為“神經網絡/Neural Network”,核心定義包含以下要點:
基本結構
神經網絡由輸入層、隱藏層和輸出層組成,每層包含多個神經元。神經元通過權重(weights)連接,激活函數(activation function)控制信號傳遞。這一結構模拟了生物神經元的信息處理方式,例如人腦的突觸連接機制。
功能與訓練
通過反向傳播算法(backpropagation)和梯度下降(gradient descent),網絡能夠從數據中自動學習特征并優化參數。例如,在圖像識别任務中,卷積神經網絡(CNN)通過多層卷積操作提取圖像邊緣、紋理等抽象特征。
應用領域
神經網絡廣泛應用于自然語言處理(如Transformer模型)、計算機視覺(如ResNet)、醫療診斷(如疾病預測模型)等領域。其泛化能力使其成為機器學習的主流工具之一。
學術定義擴展
根據《IEEE計算智能标準》,神經網絡被定義為“通過調整連接權重,使系統輸出逼近目标函數的自適應系統”(IEEE, 2020)。在數學表達中,單神經元輸出可表示為:
$$
y = fleft(sum_{i=1}^n w_i x_i + bright)
$$
其中,( f )為激活函數,( w_i )為權重,( b )為偏置項。
權威參考來源:
維基百科“神經網絡”詞條; 斯坦福大學CS231N課程講義; 《深度學習》(Deep Learning, Ian Goodfellow等著)。
神經網絡是一種受生物神經系統啟發而設計的計算模型,廣泛應用于機器學習和人工智能領域。其核心思想是通過模拟神經元之間的連接和信號傳遞,從數據中學習複雜模式。以下是詳細解析:
神經網絡由相互連接的節點(神經元)組成,這些節點分層排列,通常包括:
神經元(節點)
每個神經元接收輸入信號,加權求和後通過激活函數(如ReLU、Sigmoid)産生非線性輸出。
公式:
$$
y = fleft(sum_{i=1}^n w_i x_i + bright)
$$
其中,(w_i)是權重,(b)是偏置,(f)是激活函數。
權重與偏置
權重決定輸入信號的重要性,偏置調整神經元的激活阈值,兩者通過訓練不斷優化。
損失函數
衡量預測值與真實值的差距(如均方誤差、交叉熵),指導模型調整參數。
前向傳播(Forward Propagation)
輸入數據逐層傳遞,最終得到預測結果。例如:圖像輸入→提取邊緣→識别形狀→分類為“貓”。
反向傳播(Backward Propagation)
根據預測誤差,利用梯度下降算法從輸出層向輸入層反向調整權重,逐步減少損失。
前饋神經網絡(FNN)
最簡單的結構,信號單向傳遞,適合分類和回歸任務。
卷積神經網絡(CNN)
通過卷積核提取空間特征,常用于圖像處理。
循環神經網絡(RNN)
處理序列數據(如文本、時間序列),具有記憶能力。
生成對抗網絡(GAN)
由生成器和判别器對抗學習,用于生成逼真數據(如圖像、音頻)。
神經網絡通過模拟人腦的并行處理機制,成為現代人工智能的基石,推動着從語音助手到自動駕駛的技術革新。
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