微积分在神经网络中的本质

calculus

在一个神经网络中我们通常将每一层的输出结果表示为: a l a^{l} al

为了方便记录,将神经网络第一层记为:

1 \] \[1\] \[1

对应的计算记录为为:
a l : 第 l 层 a j : 第 j 个神经元 a^{l}:\textcolor{red}{第l层}\\ a_{j}:\textcolor{green}{第j个神经元}\\ al:第l层aj:第j个神经元

代价函数为:

其中y为实际值,

而对于 d C 0 d w {d{C_0}\over dw} dwdC0是求斜率,或者具体的解释是 w \textcolor{green}{w} w的数值变动对 C 0 \textcolor{red}{C_0} C0的影响:

根据链式法则:
具体计算过程:

所以 w \textcolor{green}{w} w的数值变动对 C 0 \textcolor{red}{C_0} C0的影响与:真实值与计算值的偏差、激活函数 σ \sigma σ,上一层的输出值有关

如果理解了上述的内容,其他的代价函数 ∇ C \nabla C ∇C就只是换偏导对象即可:

比如,如果要计算 d C 0 d b {d{C_0}\over db} dbdC0,只需要替换一项即可:

同理,应用在BP中可以计算 w j k L ; 一条线的权值的影响 w^{L}_{jk}\textcolor{red}{;一条线的权值的影响} wjkL;一条线的权值的影响(其中jk分别代表 L − 1 L-1 L−1和 L L L层中的不同点):

也可以计算 a k L − 1 ; 前一层的输出值的影响 a^{L-1}_{k}\textcolor{red}{;前一层的输出值的影响} akL−1;前一层的输出值的影响:

相关推荐
workflower5 分钟前
AI system product quality model
大数据·人工智能·机器学习·云计算·无人机
可乐ea1 小时前
Agent 模型分级升级路由:用置信度阈值把贵模型省下来
人工智能·算法·机器学习·结构化输出·置信度路由·模型升级路由·大模型成本优化
晚安code1 小时前
大模型是什么?讲透 Token、上下文窗口、Temperature 和 MoE
人工智能·深度学习·机器学习
for_ever_love__1 小时前
机器学习入门——手写线性回归与梯度下降
人工智能·python·学习·机器学习·线性回归
CHEEVEN_QY2 小时前
液冷板热阻计算与流阻优化的实战方法
人工智能·算法·机器学习
Zguigo2 小时前
【CUDA6】CUDA Stream 是什么,为什么 CUDA 是异步执行,如何正确测量 GPU 时间以及多个任务如何重叠执行
人工智能·pytorch·深度学习
梦帮科技4 小时前
vLLM / TensorRT-LLM 极限推理:PagedAttention 细粒度物理页表管理与连续批处理(Continuous Batching)实战
数据结构·人工智能·分布式·python·深度学习·算法·vllm
v:PLLucky206 小时前
农作物病虫害检测识别系统
深度学习·scrapy·算法·百度·微信公众平台
YOLO数据集集合6 小时前
红外缺陷检测数据集 | 红外检测 缺陷识别 裂缝检测 渗漏检测 目标检测9145期
人工智能·目标检测·机器学习·计算机视觉·目标跟踪·智慧城市
医学图像分割大王6 小时前
【医学图像分割模块】StarNet —— 星操作(元素级乘法)—— 把"相加"换成"相乘"的轻量卷积块
深度学习