全连接神经网络代码


正文:
全连接神经网络(Fully Connected Neural Network, FCNN)是一种经典的深度学习模型,通过连接输入层、隐藏层和输出层的神经元来实现数据的分类或预测任务。其核心思想是通过矩阵乘法和梯度下降算法优化参数,使网络能够从输入特征中学习并生成最终的输出结果。

在代码实现中,全连接网络通常包括以下核心部分:
1. 输入层的初始化
输入层使用全连接矩阵初始化权重,例如使用numpy.random.randn()生成随机矩阵,其中W的列对应输入特征的权重,b是偏置项。例如:
python
W = np.random.randn(input_dim, hidden_dim) # 输入特征的权重矩阵
b = np.zeros((hidden_dim, 1)) # 偏置项

  1. 激活函数的选择
    全连接网络使用Sigmoid或ReLU激活函数,以避免梯度消失或爆炸。例如:

    def sigmoid(x):
       return np.cosh(x) / (1 + np.exp(-x))  # 示例激活函数
    
  2. 网络的训练过程
    训练过程通常包括:

    • 输入数据的预处理(如特征缩放)
    • 计算损失函数(如均方误差 MSE)
    • 通过梯度下降或Adam优化器更新权重
    • 梯度计算和反向传播

    例如,训练循环如下:

    for epoch in range(100):
       W, b = W, b  # 参数保持不变
       loss = compute_loss(input_data, W, b)  # 计算损失
       loss.backward()  # 计算梯度并更新权重
       W += learning_rate * W.grad.item()  # 更新权重  
    
  3. 应用场景
    全连接神经网络广泛应用于图像识别、语音识别、自然语言处理等领域。例如,在图像分类任务中,网络将输入的图像数据映射到类别标签,通过多层网络实现特征提取和分类。

通过以上步骤,全连接神经网络能够实现从输入特征到输出结果的高效学习,是处理复杂非线性问题的有效方法之一。

本文由AI大模型(qwen3:0.6b)结合行业知识与创新视角深度思考后创作。


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