画出三层BP网络的结构图,写出隐层和输出层计算式,推导BP算法。
时间: 2024-03-26 19:41:27 浏览: 20
下面是三层BP神经网络的结构图:
```
输入层 隐含层 输出层
x1 ----> ● ● w1j ------> ●
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x2 ----> ● ● w2j ------> ●
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x3 ----> ● ● w3j ------> ●
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● ● |
h1 hj |
● ● |
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● ● |
h2 hj+1 |
● ● |
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hm hj+m |
● ● |
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wj+m,k --> ●
wj+m+1,k -> ●
wj+2m,k --> ●
wk ------> y
```
其中,输入层有三个神经元,隐含层有m个神经元,输出层有一个神经元。
隐含层和输出层的计算式如下:
- 隐含层的计算式:$h_j=f(\sum_{i=1}^{n}w_{ij}x_i+b_j)$,其中$f$为激活函数,$b_j$为隐含层神经元的偏置。
- 输出层的计算式:$y=f(\sum_{j=1}^{m}w_{jm}h_j+b_m)$,其中$f$为激活函数,$b_m$为输出层神经元的偏置。
BP算法的推导过程如下:
1. 初始化神经网络的权重和偏置,一般采用随机初始化的方式。
2. 输入样本$x$,前向传播计算隐含层和输出层的输出值$h$和$y$。
3. 计算输出误差$e=y-y_{target}$,其中$y_{target}$为样本的目标输出值。
4. 反向传播误差,计算隐含层和输出层的误差项$\delta_m$和$\delta_j$:
- 输出层误差项:$\delta_m=e*f'(y)$,其中$f'$为激活函数的导数。
- 隐含层误差项:$\delta_j=f'(h_j)*\sum_{k=1}^{m}w_{jk}\delta_m$。
5. 更新权重和偏置,采用梯度下降法更新隐含层和输出层的权重和偏置:
- 输出层权重和偏置的更新公式:$w_{jm}(t+1)=w_{jm}(t)-\eta\delta_mh_j$和$b_m(t+1)=b_m(t)-\eta\delta_m$。
- 隐含层权重和偏置的更新公式:$w_{ij}(t+1)=w_{ij}(t)-\eta\delta_jx_i$和$b_j(t+1)=b_j(t)-\eta\delta_j$。
6. 重复2~5步,直到达到停止条件,如满足一定的迭代次数或误差阈值。