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神经网络基础

神经网络可以当做是能够拟合任意函数的黑盒子,只要训练数据足够,给定特定的x,就能得到希望的y.

将神经网络模型训练好之后,在输入层给定一个x,通过网络之后就能够在输出层得到特定的y,那么既然有了这么强大的模型,为什么还需要RNN(循环神经网络)呢?

为什么需要RNN(循环神经网络)

他们都只能单独的取处理一个个的输入,前一个输入和后一个输入是完全没有关系的。但是,某些任务需要能够更好的处理序列的信息,即前面的输入和后面的输入是有关系的。

比如,当我们在理解一句话意思时,孤立的理解这句话的每个词是不够的,我们需要处理这些词连接起来的整个序列; 当我们处理视频的时候,我们也不能只单独的去分析每一帧,而要分析这些帧连接起来的整个序列。

所以为了解决一些这样类似的问题,能够更好的处理序列的信息,RNN就诞生了。

RNN结构

首先看一个简单的循环神经网络如,它由输入层、一个隐藏层和一个输出层组成:

simpleNN.jpg

如果把上面有W的那个带箭头的圈去掉,它就变成了最普通的全连接神经网络。x是一个向量,它表示输入层的值(这里面没有画出来表示神经元节点的圆圈);s是一个向量,它表示隐藏层的值(这里隐藏层面画了一个节点,你也可以想象这一层其实是多个节点,节点数与向量s的维度相同);

U是输入层到隐藏层的权重矩阵,o也是一个向量,它表示输出层的值;V是隐藏层到输出层的权重矩阵

循环神经网络的隐藏层的值s不仅仅取决于当前这次的输入x,还取决于上一次隐藏层的值s。权重矩阵 W就是隐藏层上一次的值作为这一次的输入的权重。

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我们从上图就能够很清楚的看到,上一时刻的隐藏层是如何影响当前时刻的隐藏层的。

如果我们把上面的图展开,循环神经网络也可以画成下面这个样子:

RNN时间线展开图3.jpg

我们可以用下面的公式来表示循环神经网络的计算方法:

用公式表示如下:

RNN公式4.jpg

总结

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Reference

零基础入门深度学习(5) - 循环神经网络 - 作业部落 Cmd Markdown 编辑阅读器