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哪個神經網路不會權重共享

發布時間: 2022-04-20 04:37:19

㈠ 卷積神經網路演算法是什麼

一維構築、二維構築、全卷積構築。

卷積神經網路(Convolutional Neural Networks, CNN)是一類包含卷積計算且具有深度結構的前饋神經網路(Feedforward Neural Networks),是深度學習(deep learning)的代表演算法之一。

卷積神經網路具有表徵學習(representation learning)能力,能夠按其階層結構對輸入信息進行平移不變分類(shift-invariant classification),因此也被稱為「平移不變人工神經網路(Shift-Invariant Artificial Neural Networks, SIANN)」。

卷積神經網路的連接性:

卷積神經網路中卷積層間的連接被稱為稀疏連接(sparse connection),即相比於前饋神經網路中的全連接,卷積層中的神經元僅與其相鄰層的部分,而非全部神經元相連。具體地,卷積神經網路第l層特徵圖中的任意一個像素(神經元)都僅是l-1層中卷積核所定義的感受野內的像素的線性組合。

卷積神經網路的稀疏連接具有正則化的效果,提高了網路結構的穩定性和泛化能力,避免過度擬合,同時,稀疏連接減少了權重參數的總量,有利於神經網路的快速學習,和在計算時減少內存開銷。

卷積神經網路中特徵圖同一通道內的所有像素共享一組卷積核權重系數,該性質被稱為權重共享(weight sharing)。權重共享將卷積神經網路和其它包含局部連接結構的神經網路相區分,後者雖然使用了稀疏連接,但不同連接的權重是不同的。權重共享和稀疏連接一樣,減少了卷積神經網路的參數總量,並具有正則化的效果。

在全連接網路視角下,卷積神經網路的稀疏連接和權重共享可以被視為兩個無限強的先驗(pirior),即一個隱含層神經元在其感受野之外的所有權重系數恆為0(但感受野可以在空間移動);且在一個通道內,所有神經元的權重系數相同。

㈡ 人工智慧CNN卷積神經網路如何共享權值

首先權值共享就是濾波器共享,濾波器的參數是固定的,即是用相同的濾波器去掃一遍圖像,提取一次特徵特徵,得到feature map。在卷積網路中,學好了一個濾波器,就相當於掌握了一種特徵,這個濾波器在圖像中滑動,進行特徵提取,然後所有進行這樣操作的區域都會被採集到這種特徵,就好比上面的水平線。

㈢ 如何理解人工智慧神經網路中的權值共享問題

權值(權重)共享這個詞是由LeNet5模型提出來的。以CNN為例,在對一張圖偏進行卷積的過程中,使用的是同一個卷積核的參數。比如一個3×3×1的卷積核,這個卷積核內9個的參數被整張圖共享,而不會因為圖像內位置的不同而改變卷積核內的權系數。說的再直白一些,就是用一個卷積核不改變其內權系數的情況下卷積處理整張圖片(當然CNN中每一層不會只有一個卷積核的,這樣說只是為了方便解釋而已)。

㈣ 神經網路演算法是什麼

Introction
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神經網路是新技術領域中的一個時尚詞彙。很多人聽過這個詞,但很少人真正明白它是什麼。本文的目的是介紹所有關於神經網路的基本包括它的功能、一般結構、相關術語、類型及其應用。

「神經網路」這個詞實際是來自於生物學,而我們所指的神經網路正確的名稱應該是「人工神經網路(ANNs)」。在本文,我會同時使用這兩個互換的術語。

一個真正的神經網路是由數個至數十億個被稱為神經元的細胞(組成我們大腦的微小細胞)所組成,它們以不同方式連接而型成網路。人工神經網路就是嘗試模擬這種生物學上的體系結構及其操作。在這里有一個難題:我們對生物學上的神經網路知道的不多!因此,不同類型之間的神經網路體系結構有很大的不同,我們所知道的只是神經元基本的結構。

The neuron
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雖然已經確認在我們的大腦中有大約50至500種不同的神經元,但它們大部份都是基於基本神經元的特別細胞。基本神經元包含有synapses、soma、axon及dendrites。Synapses負責神經元之間的連接,它們不是直接物理上連接的,而是它們之間有一個很小的空隙允許電子訊號從一個神經元跳到另一個神經元。然後這些電子訊號會交給soma處理及以其內部電子訊號將處理結果傳遞給axon。而axon會將這些訊號分發給dendrites。最後,dendrites帶著這些訊號再交給其它的synapses,再繼續下一個循環。

如同生物學上的基本神經元,人工的神經網路也有基本的神經元。每個神經元有特定數量的輸入,也會為每個神經元設定權重(weight)。權重是對所輸入的資料的重要性的一個指標。然後,神經元會計算出權重合計值(net value),而權重合計值就是將所有輸入乘以它們的權重的合計。每個神經元都有它們各自的臨界值(threshold),而當權重合計值大於臨界值時,神經元會輸出1。相反,則輸出0。最後,輸出會被傳送給與該神經元連接的其它神經元繼續剩餘的計算。

Learning
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正如上述所寫,問題的核心是權重及臨界值是該如何設定的呢?世界上有很多不同的訓練方式,就如網路類型一樣多。但有些比較出名的包括back-propagation, delta rule及Kohonen訓練模式。

由於結構體系的不同,訓練的規則也不相同,但大部份的規則可以被分為二大類別 - 監管的及非監管的。監管方式的訓練規則需要「教師」告訴他們特定的輸入應該作出怎樣的輸出。然後訓練規則會調整所有需要的權重值(這是網路中是非常復雜的),而整個過程會重頭開始直至數據可以被網路正確的分析出來。監管方式的訓練模式包括有back-propagation及delta rule。非監管方式的規則無需教師,因為他們所產生的輸出會被進一步評估。

Architecture
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在神經網路中,遵守明確的規則一詞是最「模糊不清」的。因為有太多不同種類的網路,由簡單的布爾網路(Perceptrons),至復雜的自我調整網路(Kohonen),至熱動態性網路模型(Boltzmann machines)!而這些,都遵守一個網路體系結構的標准。

一個網路包括有多個神經元「層」,輸入層、隱蔽層及輸出層。輸入層負責接收輸入及分發到隱蔽層(因為用戶看不見這些層,所以見做隱蔽層)。這些隱蔽層負責所需的計算及輸出結果給輸出層,而用戶則可以看到最終結果。現在,為免混淆,不會在這里更深入的探討體系結構這一話題。對於不同神經網路的更多詳細資料可以看Generation5 essays

盡管我們討論過神經元、訓練及體系結構,但我們還不清楚神經網路實際做些什麼。

The Function of ANNs
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神經網路被設計為與圖案一起工作 - 它們可以被分為分類式或聯想式。分類式網路可以接受一組數,然後將其分類。例如ONR程序接受一個數字的影象而輸出這個數字。或者PPDA32程序接受一個坐標而將它分類成A類或B類(類別是由所提供的訓練決定的)。更多實際用途可以看Applications in the Military中的軍事雷達,該雷達可以分別出車輛或樹。

聯想模式接受一組數而輸出另一組。例如HIR程序接受一個『臟』圖像而輸出一個它所學過而最接近的一個圖像。聯想模式更可應用於復雜的應用程序,如簽名、面部、指紋識別等。

The Ups and Downs of Neural Networks
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神經網路在這個領域中有很多優點,使得它越來越流行。它在類型分類/識別方面非常出色。神經網路可以處理例外及不正常的輸入數據,這對於很多系統都很重要(例如雷達及聲波定位系統)。很多神經網路都是模仿生物神經網路的,即是他們仿照大腦的運作方式工作。神經網路也得助於神經系統科學的發展,使它可以像人類一樣准確地辨別物件而有電腦的速度!前途是光明的,但現在...

是的,神經網路也有些不好的地方。這通常都是因為缺乏足夠強大的硬體。神經網路的力量源自於以並行方式處理資訊,即是同時處理多項數據。因此,要一個串列的機器模擬並行處理是非常耗時的。

神經網路的另一個問題是對某一個問題構建網路所定義的條件不足 - 有太多因素需要考慮:訓練的演算法、體系結構、每層的神經元個數、有多少層、數據的表現等,還有其它更多因素。因此,隨著時間越來越重要,大部份公司不可能負擔重復的開發神經網路去有效地解決問題。

NN 神經網路,Neural Network
ANNs 人工神經網路,Artificial Neural Networks
neurons 神經元
synapses 神經鍵
self-organizing networks 自我調整網路
networks modelling thermodynamic properties 熱動態性網路模型

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網格演算法我沒聽說過
好像只有網格計算這個詞

網格計算是伴隨著互聯網技術而迅速發展起來的,專門針對復雜科學計算的新型計算模式。這種計算模式是利用互聯網把分散在不同地理位置的電腦組織成一個「虛擬的超級計算機」,其中每一台參與計算的計算機就是一個「節點」,而整個計算是由成千上萬個「節點」組成的「一張網格」, 所以這種計算方式叫網格計算。這樣組織起來的「虛擬的超級計算機」有兩個優勢,一個是數據處理能力超強;另一個是能充分利用網上的閑置處理能力。簡單地講,網格是把整個網路整合成一台巨大的超級計算機,實現計算資源、存儲資源、數據資源、信息資源、知識資源、專家資源的全面共享。

㈤ 如何理解卷積神經網路中的權值共享

所謂的權值共享就是說,給一張輸入圖片,用一個filter去掃這張圖,filter裡面的數就叫權重,這張圖每個位置是被同樣的filter掃的,所以權重是一樣的,也就是共享。 這么說可能還不太明白,如果你能理解什麼叫全連接神經網路的話,那麼從一個盡量減少參數個數的角度去理解就可以了。 對於一張輸入圖片,大小為W*H,如果使用全連接網路,生成一張X*Y的feature map,需要W*H*X*Y個參數,如果原圖長寬是10^2級別的,而且XY大小和WH差不多的話,那麼這樣一層網路需要的參數個數是10^8~10^12級別。 這么多參數肯定是不行的,那麼我們就想辦法減少參數的個數對於輸出層feature map上的每一個像素,他與原圖片的每一個像素都有連接,每一個鏈接都需要一個參數。但注意到圖像一般都是局部相關的,那麼如果輸出層的每一個像素只和輸入層圖片的一個局部相連,那麼需要參數的個數就會大大減少。假設輸出層每個像素只與輸入圖片上F*F的一個小方塊有連接,也就是說輸出層的這個像素值,只是通過原圖的這個F*F的小方形中的像素值計算而來,那麼對於輸出層的每個像素,需要的參數個數就從原來的W*H減小到了F*F。如果對於原圖片的每一個F*F的方框都需要計算這樣一個輸出值,那麼需要的參數只是W*H*F*F,如果原圖長寬是10^2級別,而F在10以內的話,那麼需要的參數的個數只有10^5~10^6級別,相比於原來的10^8~10^12小了很多很多。

㈥ 神經網路權值怎麼確定

神經網路的權值是通過對網路的訓練得到的。如果使用MATLAB的話不要自己設定,newff之後會自動賦值。也可以手動:net.IW{}= ; net.bias{}=。一般來說輸入歸一化,那麼w和b取0-1的隨機數就行。神經網路的權值確定的目的是為了讓神經網路在訓練過程中學習到有用的信息,這意味著參數梯度不應該為0。

參數初始化要滿足兩個必要條件:

1、各個激活層不會出現飽和現象,比如對於sigmoid激活函數,初始化值不能太大或太小,導致陷入其飽和區。

2、各個激活值不為0,如果激活層輸出為零,也就是下一層卷積層的輸入為零,所以這個卷積層對權值求偏導為零,從而導致梯度為0。

(6)哪個神經網路不會權重共享擴展閱讀:

神經網路和權值的關系。

在訓練智能體執行任務時,會選擇一個典型的神經網路框架,並相信它有潛力為這個任務編碼特定的策略。注意這里只是有潛力,還要學習權重參數,才能將這種潛力變化為能力。

受到自然界早成行為及先天能力的啟發,在這項工作中,研究者構建了一個能自然執行給定任務的神經網路。也就是說,找到一個先天的神經網路架構,然後只需要隨機初始化的權值就能執行任務。研究者表示,這種不用學習參數的神經網路架構在強化學習與監督學習都有很好的表現。

其實如果想像神經網路架構提供的就是一個圈,那麼常規學習權值就是找到一個最優點(或最優參數解)。但是對於不用學習權重的神經網路,它就相當於引入了一個非常強的歸納偏置,以至於,整個架構偏置到能直接解決某個問題。

但是對於不用學習權重的神經網路,它相當於不停地特化架構,或者說降低模型方差。這樣,當架構越來越小而只包含最優解時,隨機化的權值也就能解決實際問題了。如研究者那樣從小架構到大架構搜索也是可行的,只要架構能正好將最優解包圍住就行了。

㈦ 有哪些深度神經網路模型

目前經常使用的深度神經網路模型主要有卷積神經網路(CNN) 、遞歸神經網路(RNN)、深信度網路(DBN) 、深度自動編碼器(AutoEncoder) 和生成對抗網路(GAN) 等。

遞歸神經網路實際.上包含了兩種神經網路。一種是循環神經網路(Recurrent NeuralNetwork) ;另一種是結構遞歸神經網路(Recursive Neural Network),它使用相似的網路結構遞歸形成更加復雜的深度網路。RNN它們都可以處理有序列的問題,比如時間序列等且RNN有「記憶」能力,可以「模擬」數據間的依賴關系。卷積網路的精髓就是適合處理結構化數據。

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㈧ 研究人工神經網路的權值分布有什麼意義

神經網路一般都是非常龐大的,每個邊對應一個權值,如果權值不共享的話,數據量就更大了,但是為了提高效率,引入了權值共享,但是還不夠,想再次提高效率和精確度,進行主成分分析,把一些重要的權重保留,不重要的舍棄,你這個權值分布就很有意義了,比如權重是5的權值在概率上佔到了百分之95,或者說主成分分析的結果前2類權重就占據了百分之80,那麼剩下的權值就可以省略,當然這都是理論上的

㈨ 卷積神經網路權值共享怎麼體現的


  • 用局部連接而不是全連接,同時權值共享。


局部連接的概念參考局部感受域,即某個視神經元僅考慮某一個小區域的視覺輸入,因此相比普通神經網路的全連接層(下一層的某一個神經元需要與前一層的所有節點連接),卷積網路的某一個卷積層的所有節點只負責前層輸入的某一個區域(比如某個3*3的方塊)。這樣一來需要訓練的權值數相比全連接而言會大大減少,進而減小對樣本空間大小的需求。
權值共享的概念就是,某一隱藏層的所有神經元共用一組權值。
這兩個概念對應卷積層的話,恰好就是某個固定的卷積核。卷積核在圖像上滑動時每處在一個位置分別對應一個「局部連接」的神經元,同時因為「權值共享」的緣故,這些神經元的參數一致,正好對應同一個卷積核。
順便補充下,不同卷積核對應不同的特徵,比如不同方向的邊(edge)就會分別對應不同的卷積核。

  • 激活函數f(x)用ReLU的話避免了x過大梯度趨於0(比如用sigmoid)而影響訓練的權值的情況(即GradientVanishing)。同時結果會更稀疏一些。

  • 池化之後(例如保留鄰域內最大或~~平均以舍棄一些信息)一定程度也壓制了過擬合的情況。


綜述


總體來說就是重復卷積-relu來提取特徵,進行池化之後再作更深層的特徵提取,實質上深層卷積網路的主要作用在於特徵提取。最後一層直接用softmax來分類(獲得一個介於0~1的值表達輸入屬於這一類別的概率)。

㈩ 哪些神經網路結構會發生權重共享

說的確定應該就是訓練方法吧,神經網路的權值不是人工給定的。而是用訓練集(包括輸入和輸出)訓練,用訓練集訓練一遍稱為一個epoch,一般要許多epoch才行,目的是使得目標與訓練結果的誤差(一般採用均方誤差)小到一個給定的閾值。以上所說是有監督的學習方法,還有無監督的學習方法。