神经网络-专题教程

【初识】BP神经网络解决什么问题

作者 : 老饼 发表日期 : 2022-06-09 05:00:22 更新日期 : 2024-11-12 18:08:43
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BP神经网络是一个常用的黑箱模型,以自提出以来,已应用于各种各样的传统场景

通过本文,可以了解BP神经网络解决了什么问题,它是如何解决问题的,以及BP神经网络的一些实际使用场景





   01. BP神经网络解决了什么问题  




本节描述BP神经网络解决了什么场景的什么问题




     问题    


   已知 y 和 X 存在某种关系( X 和 y 可以是一个向量)
我们希望得到 y 和 X 的数学关系,这样在知道 X 的值,可以求得y的值
 
   ✍️问题场景细分    
 
对于该问题一般有三种场景
 
BP神经网络黑箱拟合X与y的数学关系
   
👉 场景一 : 完全白箱  
  第一种场景是,我们完全知道X和y的内部机制,那么我们可以根据X和y的逻辑关系推导出X和y的数学关系
 例如物体自由落体运动时,位置与时间的关系
 
    👉 场景二  : 半白箱    
 
  第二种场景是,我们只知道X和y的部分逻辑关系,得到的数学表达式带有参数,
那么,我们可以通过采集历史数据,用最小误差的方法,去估算参数。
 例如,根据胡克定律,我们知道力和形变量成线性关系:F=-kx,k待定,可以采集数据,估算出k
 
 
  👉 场景三  : 完全黑箱
 
  第三种场景是,我们完全不知道X和y的逻辑关系。这时的解决方案是,采集到大量历史数据样本,
再找一个函数,通过调整函数的参数,使函数与历史数据吻合,再用测试数据,检验该函数在新样本中是否可用





    BP解决了什么问题   


通过对比,我们可以知道,
 
 👉 第一种场景得到的数学关系是非常可靠的         
👉 第二种其次                                                   
👉 第三种就纯属黑箱拟合了                               
 
 在x、y之间的逻辑较清晰时,第三种方案一般用不上
但在X 和y的内部逻辑完全不知道,或过于复杂时,第三种反而是一种唯一可用的方案 
    而BP,就是解决第三种场景-黑箱场景的众多方法中极为出彩的方法之一!






  02. BP神经网络是如何解决问题的  




本节展示一个例子,说明BP神经网络是如何解决上述问题的




     BP神经网络是如何解决问题的-举例    


我们对系统采集了一些历史样本,
投放到一个3个隐神经元的网络(实际就是一个函数F(X))中训练,如下:
 BP神经网络的应用方法
在历史数据训练好后,就可以投入生产中进行预测,
例如,输入【0.5,0.5】,网络就输出0.7636的预测值
这样即使不知道输入输出的关系,仍然可以通过BP神经网络进行预测







  03. BP神经网络的使用场景   




下面我们列举一些BP神经网络常用于解决的问题




    BP神经网络实际使用场景    


BP在实际中,适用的场景很多,
例如:数值预测、模式识别、曲线拟合、数据压缩(特征提取) 等等 
 一些BP神经网络的应用场景
BP神经网络是可以解决很多问题的,比较万能,但我们不会所有问题都会使用BP神经网络
在我们在知道X,Y之间的一些特性的条件下, 我们更愿意充分利用这些特性,建立其他模型,这样更具解释性 





好了,以上就是《BP神经网络解决什么问题》的所有内容了







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