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BP神經網路模型是在哪個軟體

發布時間:2023-03-31 18:05:08

『壹』 除了MATLAB能做BP神經網路,還有其他什麼軟體能做

在我看來bp神經網路是一種演算法,只要是演算法就可以用任何軟體工具(只要編譯器或者解釋器支持,c,c++,python,matlab......)來進行實現,只是實現時的復雜程度有區別而已

『貳』 MATLAB中BP神經網路

%%BP演算法
functionOut=bpnet(p,t,p_test)
S1=5;
%threshold=[0pi/2;0pi/2];
%net=newff(threshold,[5,2],{'tansig','purelin'},'trainlm');
net=newff(minmax(p),[S1,2],{'tansig','purelin'},'trainlm');
%net=newff(P,T,5,{'tansig','purelin'},'trainlm');%新版用法
net.trainParam.epochs=1000;
net.trainParam.goal=0.00001;
net.trainParam.lr=0.01;
net.trainParam.showWindow=false;%阻止訓螞啟練窗口的彈出
net.trainParam.showCommandLine=false;%阻止訓練窗口的彈出
net=train(net,p,t);
Out=sim(net,p_test);
end

上次那個問題也是你問的吧?

把上次產生的p和t,用mapminmax函數進行歸一化後,傳遞給這個函數即可,測試的p也可以現在就加進去。


BP(Back Propagation)神經網路是1986年由Rumelhart和McCelland為首的科學家小組提出,是一種按誤差逆傳播演算法訓練的多層前饋網路,是目前應用最廣泛的神經網路模型之一。BP網路能學習和存貯大量的輸入-輸出模式映射關系,而無需事前揭示描述這種映射關系的數學方程。它的學如答習規則是使用最速下降法,通過反向傳播來悶橡如不斷調整網路的權值和閾值,使網路的誤差平方和最小。BP神經網路模型拓撲結構包括輸入層(input)、隱層(hidden layer)和輸出層(output layer)。

『叄』 運用Matlab軟體建立預測水體富營養化BP神經網路模型怎麼操作,我這里有數據,想知道具體的操作步驟。

確定訓練集P-T對,建立網路模型(配置學習演算法肆閉、目標精度等參數)仿雹肆、訓練和使備轎用。
MATLAB ANN工具箱很容易解決,help newff

『肆』 BP神經網路的梳理

BP神經網路被稱為「深度學習之旅的開端」,是神經網路的入門演算法。
各種高大上的神經網路都是基於BP網路出發的,最基礎的原理都是由BP網路而來 [1] ,另外由於BP神經網路結構簡單,演算法經典, 是神經網路中應用最廣泛的一種。

BP神經網路(back propagation neural network)全稱是反向傳播神經網路。
神經網路發展部分背景如下 [2] :

為解決非線性問題,BP神經網路應運而生。

那麼什麼是BP神經網路?稍微專業點的解釋要怎麼說呢?

很喜歡 最簡單的神經網路--Bp神經網路 一文對演算法原理的解釋,語言活潑,案例簡單,由淺入深。
文中提到所謂的 AI 技術,本質上是一種數據處理處理技術,它的強大來自於兩方面:1.互聯網的發展帶來的海量數據信息;2.計算機深度學習演算法的快速發展。AI 其實並沒有什麼神秘,只是在演算法上更為復雜 [3] 。

我們從上面的定義出發來解釋BP神經網路的原理。

BP神經網路整個網路結構包含了:一層輸入層,一到多層隱藏層,一層輸出層。
一般說L層神經網路,指的是有L個隱層,輸入層和輸出層都不計算在內的 [6] 。

BP神經網路模型訓練的學習過程由信號的 正向傳播 和誤差的 反向傳播 兩個過程組成。

什麼是信號的正向傳播?顧名思義,就是結構圖從左到右的運算過程。

我們來看看結構圖中每個小圓圈是怎麼運作的。我們把小圈圈叫做神經元,是組成神經網路的基本單元。

正向傳播就是輸入數據經過一層一層的神經元運算、輸出的過程,最後一層輸出值作為演算法預測值y'。

前面正向傳播的時候我們提到權重w、偏置b,但我們並不知道權重w、偏置b的值應該是什麼。關於最優參數的求解,我們在 線性回歸 、 邏輯回歸 兩章中有了詳細說明。大致來講就是:

BP神經網路全稱 back propagation neural network,back propagation反向傳播是什麼?
反向傳播的建設本質上就是尋找最優的參數組合,和上面的流程差不多,根據演算法預測值和實際值之間的損失函數L(y',y),來反方向地計算每一層的z、a、w、b的偏導數,從而更新參數。
對反向傳播而言,輸入的內容是預測值和實際值的誤差,輸出的內容是對參數的更新,方向是從右往左,一層一層的更新每一層的參數。

BP神經網路通過先正向傳播,構建參數和輸入值的關系,通過預測值和實際值的誤差,反向傳播修復權重;讀入新數據再正向傳播預測,再反向傳播修正,...,通過多次循環達到最小損失值,此時構造的模型擁有最優的參數組合。

以一個簡單的BP神經網路為例,由3個輸入層,2層隱藏層,每層2個神經元,1個輸出層組成。

【輸入層】傳入
【第一層隱藏層】
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置函數處理後,輸出 ;
輸出:

【第二層隱藏層】
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
對於 神經元而言,傳入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ;
輸出:

【輸出層】
對於輸出層神經元而言,輸入 ,加權求和加偏置激活函數處理後,輸出 ,輸出的是一個值

第一次運行正向傳播這個流程時隨用隨機參數就好,通過反向傳播不斷優化。因此需要在一開始對 設置一個隨機的初始值。

首先計算正向傳播輸出值 與實際值的損失 ,是一個數值。所謂反向是從右到左一步步來的,先回到 ,修正參數 。

以此類推,通過對損失函數求偏導跟新參數 ,再跟新參數 。這時又回到了起點,新的數據傳入又可以開始正向傳播了。

keras可以快速搭建神經網路,例如以下為輸入層包含7129個結點,一層隱藏層,包含128個結點,一個輸出層,是二分類模型。

神經網路反向傳播的優化目標為loss,可以觀察到loss的值在不斷的優化。

可以通過model.get_layer().get_weights()獲得每一層訓練後的參數結果。通過model.predict()預測新數據。

至此,BP神經網路的整個運算流程已經過了一遍。之前提到BP神經網路是為解決非線性問題應運而生的,那麼為什麼BP神經網路可以解決非線性問題呢?
還記得神經元里有一個激活函數的操作嗎?神經網路通過激活函數的使用加入非線性因素。
通過使用非線性的激活函數可以使神經網路隨意逼近復雜函數,從而使BP神經網路既可以處理線性問題,也可以處理非線性問題。

為什麼激活函數的使用可以加入非線性因素 [7] ?

其實邏輯回歸演算法可以看作只有一個神經元的單層神經網路,只對線性可分的數據進行分類。
輸入參數,加權求和,sigmoid作為激活函數計算後輸出結果,模型預測值和實際值計算損失Loss,反向傳播梯度下降求編導,獲得最優參數。

BP神經網路是比 Logistic Regression 復雜得多的模型,它的擬合能力很強,可以處理很多 Logistic Regression處理不了的數據,但是也更容易過擬合。

具體用什麼演算法還是要看訓練數據的情況,沒有一種演算法是使用所有情況的。

常見的前饋神經網路有BP網路,RBF網路等。

BP神經網路的一個主要問題是:結構不好設計。
網路隱含層的層數和單元數的選擇尚無理論上的指導,一般是根據經驗或者通過反復實驗確定。

但是BP神經網路簡單、易行、計算量小、並行性強,目前仍是多層前向網路的首選演算法。

[1] 深度學習開端---BP神經網路: https://blog.csdn.net/Chile_Wang/article/details/100557010
[2] BP神經網路發展歷史: https://zhuanlan.hu.com/p/47998728
[3] 最簡單的神經網路--Bp神經網路: https://blog.csdn.net/weixin_40432828/article/details/82192709
[4] 神經網路的基本概念: https://blog.csdn.net/jinyuan7708/article/details/82466653
[5] 神經網路中的 「隱藏層」 理解: https://blog.csdn.net/nanhuaibeian/article/details/100183000
[6] AI學習筆記:神經元與神經網路: https://www.jianshu.com/p/65eb2fce0e9e
[7] 線性模型和非線性模型的區別: https://www.cnblogs.com/toone/p/8574294.html
[8] BP神經網路是否優於logistic回歸: https://www.hu.com/question/27823925/answer/38460833

『伍』 BP神經網路用什麼軟體可以實現

MATLAB! 編個程序就能實現的,而且MATLAB 有自帶的神經網路工具箱。

『陸』 GA-BP神經網路模型預測的MATLAB程序問題

Matlab神經網路工具箱提供了一系列用於建立和訓練bp神經網路模型的函數命令,很難一時講全。下面僅以一個例子列舉部分函數的部分用法。更多的函數和用法請仔細查閱Neural Network Toolbox的幫助文檔。 例子:利用bp神經網路模型建立z=sin(x+y)的模雀談型型並檢驗效果 %第1步。隨機生成200個采樣點用於訓練 x=unifrnd(-5,5,1,200); y=unifrnd(-5,5,1,200); z=sin(x+y); %第2步。建立神經網路模型。其中參數一是輸入數據的范圍,參數二頃猜是各層神經元數量,參數三是各層傳遞函數類型。 N=newff([-5 5;-5 5],[5,5,1],{'tansig','tansig','purelin'}); %第3步。訓練。這里用批訓練函數train。也可用adapt函數進行增長訓練侍枝。 N=train(N,[x;y],z); %第4步。檢驗訓練成果。 [X,Y]=meshgrid(linspace(-5,5)); Z=sim(N,[X(:),Y(:)]'); figure mesh(X,Y,reshape(Z,100,100)); hold on; plot3(x,y,z,'.')

『柒』 spss中的神經網路是bp神經網路嗎

不是指罩。IBM SPSS中的神經網路是Generalized Regression Neural Network (GRNN) ,又稱為模糊神經網路。它是 一種以均值和拍逗閉方差來代表實際值分布襲裂的神經網路模型,用於預測目標變數的非線性數據模型。而BP神經網路,是一種有向網路,多用來實現模式識別、語音識別等任務。

『捌』 什麼是BP神經網路

BP演算法的基本思想是:學習過程由信號正向傳播與誤差的反向回傳兩個部分組成;正向傳播時,輸入樣本從輸入層傳入,經各隱層依次逐層處理,傳向輸出層,若輸出層輸出與期望不符,則將誤差作為調整信號逐層反向回傳,對神經元之間的連接權矩陣做出處理,使誤差減小。經反復學習,最終使誤差減小到可接受的范圍。具體步驟如下:
1、從訓練集中取出某一樣本,把信息輸入網路中。
2、通過各節點間的連接情況正向逐層處理後,得到神經網路的實際輸出。
3、計算網路實際輸出與期望輸出的誤差。
4、將誤差逐層反向回傳至之前各層,並按一定原則將誤差信號載入到連接權值上,使整個神經網路的連接權值向誤差減小的方向轉化。
5、対訓練集中每一個輸入—輸出樣本對重復以上步驟,直到整個訓練樣本集的誤差減小到符合要求為止。

『玖』 如何用matlab編寫BP神經網路程序

matlab編寫BP神經網路很方便的,這個工作不用像編程序的C什麼的那樣還要編寫算睜肢法。這個演算法早已經在軟體的庫里提供了。你只要用一條語句就出來了。把參數,深度和節點固定的往裡一代數就可以了。還有一點陪型,注意最後結果的收斂性,神經網路發展一直是曲折前進的,為什麼這樣,現在不太給力,因為面臨著一個收斂的問題,實現起來效悉亂世果不好。這些程序網上有很多,你借一本基本的神經網路的書裡面也有。望採納。

『拾』 bp神經網路演算法 在matlab中的實現

BP神經網路是最基本、最常用的神經網路,Matlab有專用函數來建立、訓練它,主要就是newff()、train()、sim()這三個函數,當然其他如歸一化函數mapminmax()、其他net的參數設定(lr、goal等)設置好,就可以通過對歷史數據的學習進行預測。附件是一個最基本的預測實例,本來是電力負荷預測的實例,但具有通用性,你仔細看看就明白了。

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