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

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:

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其他回答

当您使用ann时,您很少了解您想要学习的系统的内部结构。有些东西没有偏见是学不来的。例如,看一下下面的数据:(0,1),(1,1),(2,1),基本上是一个将任何x映射到1的函数。

如果你有一个单层网络(或线性映射),你无法找到解决方案。然而,如果你有偏见,那就无关紧要了!

在理想情况下,偏差还可以将所有点映射到目标点的平均值,并让隐藏的神经元模拟该点的差异。

一个更简单的理解偏差的方法是:它在某种程度上类似于线性函数的常数b

y = ax + b

它允许你上下移动这条线,以便更好地将预测与数据相匹配。

如果没有b,直线总是经过原点(0,0)你可能会得到一个较差的拟合。

在我的硕士论文中的几个实验中(例如第59页),我发现偏差可能对第一层很重要,但特别是在最后的完全连接层,它似乎没有发挥很大的作用。

这可能高度依赖于网络架构/数据集。

神经网络中没有偏差的一层只不过是输入向量与矩阵的乘法。(输出向量可以通过一个sigmoid函数进行归一化,然后用于多层人工神经网络,但这并不重要。)

这意味着你在使用一个线性函数,因此一个全0的输入将总是映射到一个全0的输出。对于某些系统,这可能是一个合理的解决方案,但一般来说,它的限制太大了。

使用偏置,可以有效地为输入空间增加另一个维度,它总是取值1,因此可以避免输入向量全为0。你不会因此失去任何一般性,因为你训练的权重矩阵不需要是满射的,所以它仍然可以映射到之前可能的所有值。

二维安:

对于一个将二维映射到一维的ANN,就像在复制AND或or(或XOR)函数一样,你可以把一个神经元网络想象成做以下事情:

在二维平面上标记输入向量的所有位置。为布尔值,你想标记(1,1),(1,1),(1,1),(1,1)。你的人工神经网络现在做的是在二维平面上画一条直线,把正输出和负输出分开。

如果没有偏差,这条直线必须经过零,而有偏差,你可以把它放在任何地方。 因此,您将看到,如果没有偏差,您将面临与函数的问题,因为您不能同时将(1,-1)和(-1,1)放在负一侧。(他们不允许在线。)对于OR函数,问题是相等的。然而,有了偏见,就很容易划清界限。

请注意,在这种情况下,异或函数即使有偏差也无法求解。

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。

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