反向传播(backpropagation)是一种用于计算神经网络权重梯度的算法。在反向传播中,我们需要计算每个神经元的梯度,以便根据梯度下降算法来更新每个神经元的权重。 神经元的梯度是指输出值相对于输入值的导数,也称为局部梯度(local gradient)。
反向传播算法的核心是通过链式法则来计算神经元的梯度。 具体来说,对于一个神经元,我们首先计算其输出值,然后计算其输出值相对于加权输入的导数(也称为激活函数的导数)。接着,我们将该导数乘以该神经元的下游神经元的梯度(即该神经元对下游神经元的影响),以此得到该神经元的梯度。
最后,我们可以使用该神经元的梯度来更新该神经元的权重。 具体的数学公式如下:
$$ \frac{\partial L}{\partial z_j} = \frac{\partial L}{\partial o_j} \cdot \frac{\partial o_j}{\partial z_j} $$
其中,$L$表示损失函数,$o_j$表示第$j$个神经元的输出值,$z_j$表示第$j$个神经元的加权输入,$\frac{\partial L}{\partial o_j}$表示损失函数相对于第$j$个神经元的输出值的导数,$\frac{\partial o_j}{\partial z_j}$表示激活函数相对于第$j$个神经元的加权输入的导数。 反向传播算法的具体步骤如下:
- 计算输出层神经元的梯度:根据上述公式计算输出层神经元的梯度。
- 计算隐藏层神经元的梯度:从输出层向输入层逐层反向计算每个隐藏层神经元的梯度。
- 更新权重:根据梯度下降算法使用计算得到的梯度来更新每个神经元的权重。
需要注意的是,反向传播算法需要首先进行前向传播,即将输入数据通过神经网络计算出输出值。同时,反向传播算法也需要选择合适的激活函数,以便能够计算梯度。
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