了解神经网络，你需要知道的名词都在这里

近日，Mate Labs 联合创始人兼 CTO 在 Medium 上撰文《Everything you need to know about Neural Networks》，从神经元到 Epoch，扼要介绍了神经网络的主要核心术语。

理解什么是人工智能，以及机器学习和深度学习如何影响它，是一种不同凡响的体验。在 Mate Labs 我们有一群自学有成的工程师，希望本文能够分享一些学习的经验和捷径，帮助机器学习入门者理解一些核心术语的意义。

神经元（节点）—神经网络的基本单元，它包括特定数量的输入和一个偏置值。当一个信号（值）输入，它乘以一个权重值。如果一个神经元有 4 个输入，则有 4 个可在训练中调节的权重值。

 

 

神经网络中一个神经元的运算

 

连接—它负责连接同层或两层之间的神经元，一个连接总是带有一个权重值。训练的目标是更新这一权重值以降低损失（误差）。

 

偏置（Offset）—它是神经元的额外输入，值总是 1，并有自己的连接权重。这确保即使当所有输入为 0 时，神经元中也存在一个激活函数。

激活函数（迁移函数）—激活函数负责为神经网络引入非线性特征。它把值压缩到一个更小范围，即一个 Sigmoid 激活函数的值区间为 [0,1]。深度学习中有很多激活函数，ReLU、SeLU 、TanH 较 Sigmoid 更为常用。更多激活函数，请参见《一文概览深度学习中的激活函数》。

 

各种激活函数

 

基本的神经网络设计

输入层—神经网络的第一层。它接收输入信号（值）并将其传递至下一层，但不对输入信号（值）执行任何运算。它没有自己的权重值和偏置值。我们的网络中有 4 个输入信号 x1、x2、x3、x4。

隐藏层—隐藏层的神经元（节点）通过不同方式转换输入数据。一个隐藏层是一个垂直堆栈的神经元集。下面的图像有 5 个隐藏层，第 1 个隐藏层有 4 个神经元（节点），第 2 个 5 个神经元，第 3 个 6 个神经元，第 4 个 4 个神经元，第 5 个 3 个神经元。最后一个隐藏层把值传递给输出层。隐藏层中所有的神经元彼此连接，下一层的每个神经元也是同样情况，从而我们得到一个全连接的隐藏层。

输出层—它是神经网络的最后一层，接收来自最后一个隐藏层的输入。通过它我们可以得到合理范围内的理想数值。该神经网络的输出层有 3 个神经元，分别输出 y1、y2、y3。

输入形状—它是我们传递到输入层的输入矩阵的形状。我们的神经网络的输入层有 4 个神经元，它预计 1 个样本中的 4 个值。该网络的理想输入形状是 (1, 4, 1)，如果我们一次馈送它一个样本。如果我们馈送 100 个样本，输入形状将是 (100, 4, 1)。不同的库预计有不同格式的形状。

权重（参数）—权重表征不同单元之间连接的强度。如果从节点 1 到节点 2 的权重有较大量级，即意味着神将元 1 对神经元 2 有较大的影响力。一个权重降低了输入值的重要性。权重近于 0 意味着改变这一输入将不会改变输出。负权重意味着增加这一输入将会降低输出。权重决定着输入对输出的影响力。

 

前向传播

前向传播—它是把输入值馈送至神经网络的过程，并获得一个我们称之为预测值的输出。有时我们也把前向传播称为推断。当我们馈送输入值到神经网络的第一层时，它不执行任何运算。第二层接收第一层的值，接着执行乘法、加法和激活运算，然后传递至下一层。后续的层重复相同过程，最后我们从最后一层获得输出值。