假设有一个三层全连接神经网络,包含输入层、隐藏层和输出层,其中输入为x=[1,2],输出为y_hat=[0.7,0.3],损失函数为平方误差: w1 w3 x(2)------>(3)h------>(2) y_hat(损失函数:L=(y-y_hat)^2) w2 w4 1、计算输出层的梯度 2、计算输出层到隐藏层的权重梯度: 3、计算隐藏层的梯度 4计算输入层到隐藏层的权重梯度
时间: 2024-03-18 21:45:53 浏览: 53
好的,让我来回答你的问题:
1. 计算输出层的梯度:
根据链式法则,输出层的梯度可以表示为:
∂L/∂y_hat * ∂y_hat/∂z = 2(y_hat - y) * σ'(z),其中σ'(z)表示sigmoid函数的导数。
带入数据,可得:
∂L/∂y_hat = 2(y_hat - y) = 2([0.7, 0.3] - [y1, y2]) = [1.4 - 2y1, 0.6 - 2y2]
∂y_hat/∂z = σ'(z) = σ(z) * (1 - σ(z)) = [0.7 * (1 - 0.7), 0.3 * (1 - 0.3)] = [0.21, 0.21]
所以,输出层的梯度为:
[1.4 - 2y1, 0.6 - 2y2] * [0.21, 0.21] = [0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2]
2. 计算输出层到隐藏层的权重梯度:
输出层到隐藏层的权重梯度可以表示为:
∂L/∂w2 = ∂L/∂y_hat * ∂y_hat/∂z * ∂z/∂w2 = [0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2] * h
所以,输出层到隐藏层的权重梯度为:
[0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2] * [h1, h2] = [0.294h1 - 0.42y1h1, 0.126h2 - 0.42y2h2]
3. 计算隐藏层的梯度:
隐藏层的梯度可以表示为:
∂L/∂h = (∂L/∂y_hat * ∂y_hat/∂z * ∂z/∂h) = [0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2] * [w2, w4]
带入数据,可得:
∂L/∂h = [0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2] * [w2, w4]
= [0.294w2 - 0.42y1w2 + 0.126w4 - 0.42y2w4, 0.294w2 - 0.42y1w2 + 0.126w4 - 0.42y2w4]
4. 计算输入层到隐藏层的权重梯度:
输入层到隐藏层的权重梯度可以表示为:
∂L/∂w1 = ∂L/∂h * ∂h/∂z * ∂z/∂w1 = (∂L/∂h * ∂h/∂z) * ∂z/∂w1 = ∂L/∂z * ∂z/∂w1
其中,∂L/∂z可以根据上面的计算得到,∂z/∂w1为输入层的数据。
所以,输入层到隐藏层的权重梯度为:
[0.294 - 0.42y1, 0.126 - 0.42y2] * [w2, w4] * [x1, x2]
= [0.294w2 - 0.42y1w2 + 0.126w4 - 0.42y2w4] * [x1, x2]
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