我知道梯度下降和反向传播算法。我不明白的是:什么时候使用偏见是重要的,你如何使用它?

例如,在映射AND函数时,当我使用两个输入和一个输出时,它不会给出正确的权重。然而,当我使用三个输入(其中一个是偏差)时,它给出了正确的权重。


当前回答

如果您正在处理图像,实际上可能更喜欢完全不使用偏置。从理论上讲,这样你的网络将更独立于数据量,比如图片是暗的,还是亮的和生动的。网络将通过研究你的数据中的相对性来学习它的工作。很多现代神经网络都利用了这一点。

对于其他有偏差的数据可能是至关重要的。这取决于你要处理什么类型的数据。如果您的信息是大小不变的——如果输入[1,0,0.1]应该会导致与输入[100,0,10]相同的结果,那么没有偏差可能会更好。

其他回答

在神经网络中:

每个神经元都有一个偏向 您可以将偏差视为阈值(通常是阈值的相反值) 输入层的加权和+偏置决定神经元的激活 偏差增加了模型的灵活性。

在没有偏差的情况下,仅考虑来自输入层的加权和可能不会激活神经元。如果神经元没有被激活,来自该神经元的信息就不会通过神经网络的其余部分传递。

偏见的价值是可以学习的。

实际上,bias = - threshold。你可以把偏差想象成让神经元输出1有多容易,如果偏差很大,神经元输出1很容易,但如果偏差很大,就很难了。

总而言之:偏置有助于控制激活函数的触发值。

观看这段视频了解更多细节。

一些更有用的链接:

Geeksforgeeks

走向数据科学

我认为偏见几乎总是有益的。实际上,偏差值允许您将激活函数向左或向右移动,这可能对成功学习至关重要。

看一个简单的例子可能会有所帮助。考虑这个无偏差的1输入1输出网络:

网络的输出是通过将输入(x)乘以权重(w0)并将结果传递给某种激活函数(例如sigmoid函数)来计算的。

下面是这个网络计算的函数,对于不同的w0值:

改变权重w0本质上改变了s型曲线的“陡度”。这很有用,但是如果你想让x = 2时网络输出0呢?仅仅改变s型曲线的陡度是行不通的——你希望能够将整条曲线向右平移。

这正是偏差允许你做的。如果我们给这个网络加上一个偏差,像这样:

...然后网络的输出变成sig(w0*x + w1*1.0)。下面是不同w1值的网络输出:

如果w1的权值为-5,曲线就会向右平移,这样当x = 2时,网络的输出就会为0。

下面是一些进一步的插图,展示了一个简单的2层前馈神经网络在一个双变量回归问题上的结果。权重被随机初始化,并使用标准的ReLU激活。正如我前面的答案所总结的那样,没有偏差,relu网络无法在(0,0)处偏离零。

偏差决定了你的体重旋转的角度。

在二维图表中,权重和偏差可以帮助我们找到输出的决策边界。

假设我们需要构建一个AND函数,输入(p)-输出(t)对应该是

{p=[0,0], t=0},{p=[1,0], t=0},{p=[0,1], t=0},{p=[1,1], t=1}

现在我们需要找到一个决策边界,理想的边界应该是:

看到了吗?W垂直于边界。因此,我们说W决定了边界的方向。

但是,第一次找到正确的W是很困难的。大多数情况下,我们随机选择原始W值。因此,第一个边界可能是这样的:

现在边界平行于y轴。

我们要旋转边界。如何?

通过改变W。

因此,我们使用学习规则函数W'=W+P:

W'=W+P等价于W'=W+ bP,而b=1。

因此,通过改变b(bias)的值,就可以决定W’和W之间的夹角,这就是“ANN的学习规则”。

你也可以阅读Martin T. Hagan / Howard B. Demuth / Mark H. Beale的《神经网络设计》,第4章“感知器学习规则”。

术语偏差用于调整最终输出矩阵,就像y截距一样。例如,在经典方程y = mx + c中,如果c = 0,那么直线将始终经过0。添加偏差项为我们的神经网络模型提供了更大的灵活性和更好的泛化。