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BP神经网络模型是在哪个软件

发布时间:2023-03-31 18:05:08

‘壹’ 除了MATLAB能做BP神经网络,还有其他什么软件能做

在我看来bp神经网络是一种算法,只要是算法就可以用任何软件工具(只要编译器或者解释器支持,c,c++,python,matlab......)来进行实现,只是实现时的复杂程度有区别而已

‘贰’ MATLAB中BP神经网络

%%BP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;%阻止训蚂启练窗口的弹出
net.trainParam.showCommandLine=false;%阻止训练窗口的弹出
net=train(net,p,t);
Out=sim(net,p_test);
end

上次那个问题也是你问的吧?

把上次产生的p和t,用mapminmax函数进行归一化后,传递给这个函数即可,测试的p也可以现在就加进去。


BP(Back Propagation)神经网络是1986年由Rumelhart和McCelland为首的科学家小组提出,是一种按误差逆传播算法训练的多层前馈网络,是目前应用最广泛的神经网络模型之一。BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系,而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学如答习规则是使用最速下降法,通过反向传播来闷橡如不断调整网络的权值和阈值,使网络的误差平方和最小。BP神经网络模型拓扑结构包括输入层(input)、隐层(hidden layer)和输出层(output layer)。

‘叁’ 运用Matlab软件建立预测水体富营养化BP神经网络模型怎么操作,我这里有数据,想知道具体的操作步骤。

确定训练集P-T对,建立网络模型(配置学习算法肆闭、目标精度等参数)仿雹肆、训练和使备轿用。
MATLAB ANN工具箱很容易解决,help newff

‘肆’ BP神经网络的梳理

BP神经网络被称为“深度学习之旅的开端”,是神经网络的入门算法。
各种高大上的神经网络都是基于BP网络出发的,最基础的原理都是由BP网络而来 [1] ,另外由于BP神经网络结构简单,算法经典, 是神经网络中应用最广泛的一种。

BP神经网络(back propagation neural network)全称是反向传播神经网络。
神经网络发展部分背景如下 [2] :

为解决非线性问题,BP神经网络应运而生。

那么什么是BP神经网络?稍微专业点的解释要怎么说呢?

很喜欢 最简单的神经网络--Bp神经网络 一文对算法原理的解释,语言活泼,案例简单,由浅入深。
文中提到所谓的 AI 技术,本质上是一种数据处理处理技术,它的强大来自于两方面:1.互联网的发展带来的海量数据信息;2.计算机深度学习算法的快速发展。AI 其实并没有什么神秘,只是在算法上更为复杂 [3] 。

我们从上面的定义出发来解释BP神经网络的原理。

BP神经网络整个网络结构包含了:一层输入层,一到多层隐藏层,一层输出层。
一般说L层神经网络,指的是有L个隐层,输入层和输出层都不计算在内的 [6] 。

BP神经网络模型训练的学习过程由信号的 正向传播 和误差的 反向传播 两个过程组成。

什么是信号的正向传播?顾名思义,就是结构图从左到右的运算过程。

我们来看看结构图中每个小圆圈是怎么运作的。我们把小圈圈叫做神经元,是组成神经网络的基本单元。

正向传播就是输入数据经过一层一层的神经元运算、输出的过程,最后一层输出值作为算法预测值y'。

前面正向传播的时候我们提到权重w、偏置b,但我们并不知道权重w、偏置b的值应该是什么。关于最优参数的求解,我们在 线性回归 、 逻辑回归 两章中有了详细说明。大致来讲就是:

BP神经网络全称 back propagation neural network,back propagation反向传播是什么?
反向传播的建设本质上就是寻找最优的参数组合,和上面的流程差不多,根据算法预测值和实际值之间的损失函数L(y',y),来反方向地计算每一层的z、a、w、b的偏导数,从而更新参数。
对反向传播而言,输入的内容是预测值和实际值的误差,输出的内容是对参数的更新,方向是从右往左,一层一层的更新每一层的参数。

BP神经网络通过先正向传播,构建参数和输入值的关系,通过预测值和实际值的误差,反向传播修复权重;读入新数据再正向传播预测,再反向传播修正,...,通过多次循环达到最小损失值,此时构造的模型拥有最优的参数组合。

以一个简单的BP神经网络为例,由3个输入层,2层隐藏层,每层2个神经元,1个输出层组成。

【输入层】传入
【第一层隐藏层】
对于 神经元而言,传入 ,加权求和加偏置激活函数处理后,输出 ;
对于 神经元而言,传入 ,加权求和加偏置函数处理后,输出 ;
输出:

【第二层隐藏层】
对于 神经元而言,传入 ,加权求和加偏置激活函数处理后,输出 ;
对于 神经元而言,传入 ,加权求和加偏置激活函数处理后,输出 ;
输出:

【输出层】
对于输出层神经元而言,输入 ,加权求和加偏置激活函数处理后,输出 ,输出的是一个值

第一次运行正向传播这个流程时随用随机参数就好,通过反向传播不断优化。因此需要在一开始对 设置一个随机的初始值。

首先计算正向传播输出值 与实际值的损失 ,是一个数值。所谓反向是从右到左一步步来的,先回到 ,修正参数 。

以此类推,通过对损失函数求偏导跟新参数 ,再跟新参数 。这时又回到了起点,新的数据传入又可以开始正向传播了。

keras可以快速搭建神经网络,例如以下为输入层包含7129个结点,一层隐藏层,包含128个结点,一个输出层,是二分类模型。

神经网络反向传播的优化目标为loss,可以观察到loss的值在不断的优化。

可以通过model.get_layer().get_weights()获得每一层训练后的参数结果。通过model.predict()预测新数据。

至此,BP神经网络的整个运算流程已经过了一遍。之前提到BP神经网络是为解决非线性问题应运而生的,那么为什么BP神经网络可以解决非线性问题呢?
还记得神经元里有一个激活函数的操作吗?神经网络通过激活函数的使用加入非线性因素。
通过使用非线性的激活函数可以使神经网络随意逼近复杂函数,从而使BP神经网络既可以处理线性问题,也可以处理非线性问题。

为什么激活函数的使用可以加入非线性因素 [7] ?

其实逻辑回归算法可以看作只有一个神经元的单层神经网络,只对线性可分的数据进行分类。
输入参数,加权求和,sigmoid作为激活函数计算后输出结果,模型预测值和实际值计算损失Loss,反向传播梯度下降求编导,获得最优参数。

BP神经网络是比 Logistic Regression 复杂得多的模型,它的拟合能力很强,可以处理很多 Logistic Regression处理不了的数据,但是也更容易过拟合。

具体用什么算法还是要看训练数据的情况,没有一种算法是使用所有情况的。

常见的前馈神经网络有BP网络,RBF网络等。

BP神经网络的一个主要问题是:结构不好设计。
网络隐含层的层数和单元数的选择尚无理论上的指导,一般是根据经验或者通过反复实验确定。

但是BP神经网络简单、易行、计算量小、并行性强,目前仍是多层前向网络的首选算法。

[1] 深度学习开端---BP神经网络: https://blog.csdn.net/Chile_Wang/article/details/100557010
[2] BP神经网络发展历史: https://zhuanlan.hu.com/p/47998728
[3] 最简单的神经网络--Bp神经网络: https://blog.csdn.net/weixin_40432828/article/details/82192709
[4] 神经网络的基本概念: https://blog.csdn.net/jinyuan7708/article/details/82466653
[5] 神经网络中的 “隐藏层” 理解: https://blog.csdn.net/nanhuaibeian/article/details/100183000
[6] AI学习笔记:神经元与神经网络: https://www.jianshu.com/p/65eb2fce0e9e
[7] 线性模型和非线性模型的区别: https://www.cnblogs.com/toone/p/8574294.html
[8] BP神经网络是否优于logistic回归: https://www.hu.com/question/27823925/answer/38460833

‘伍’ BP神经网络用什么软件可以实现

MATLAB! 编个程序就能实现的,而且MATLAB 有自带的神经网络工具箱。

‘陆’ GA-BP神经网络模型预测的MATLAB程序问题

Matlab神经网络工具箱提供了一系列用于建立和训练bp神经网络模型的函数命令,很难一时讲全。下面仅以一个例子列举部分函数的部分用法。更多的函数和用法请仔细查阅Neural Network Toolbox的帮助文档。 例子:利用bp神经网络模型建立z=sin(x+y)的模雀谈型型并检验效果 %第1步。随机生成200个采样点用于训练 x=unifrnd(-5,5,1,200); y=unifrnd(-5,5,1,200); z=sin(x+y); %第2步。建立神经网络模型。其中参数一是输入数据的范围,参数二顷猜是各层神经元数量,参数三是各层传递函数类型。 N=newff([-5 5;-5 5],[5,5,1],{'tansig','tansig','purelin'}); %第3步。训练。这里用批训练函数train。也可用adapt函数进行增长训练侍枝。 N=train(N,[x;y],z); %第4步。检验训练成果。 [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中的神经网络是bp神经网络吗

不是指罩。IBM SPSS中的神经网络是Generalized Regression Neural Network (GRNN) ,又称为模糊神经网络。它是 一种以均值和拍逗闭方差来代表实际值分布袭裂的神经网络模型,用于预测目标变量的非线性数据模型。而BP神经网络,是一种有向网络,多用来实现模式识别、语音识别等任务。

‘捌’ 什么是BP神经网络

BP算法的基本思想是:学习过程由信号正向传播与误差的反向回传两个部分组成;正向传播时,输入样本从输入层传入,经各隐层依次逐层处理,传向输出层,若输出层输出与期望不符,则将误差作为调整信号逐层反向回传,对神经元之间的连接权矩阵做出处理,使误差减小。经反复学习,最终使误差减小到可接受的范围。具体步骤如下:
1、从训练集中取出某一样本,把信息输入网络中。
2、通过各节点间的连接情况正向逐层处理后,得到神经网络的实际输出。
3、计算网络实际输出与期望输出的误差。
4、将误差逐层反向回传至之前各层,并按一定原则将误差信号加载到连接权值上,使整个神经网络的连接权值向误差减小的方向转化。
5、対训练集中每一个输入—输出样本对重复以上步骤,直到整个训练样本集的误差减小到符合要求为止。

‘玖’ 如何用matlab编写BP神经网络程序

matlab编写BP神经网络很方便的,这个工作不用像编程序的C什么的那样还要编写算睁肢法。这个算法早已经在软件的库里提供了。你只要用一条语句就出来了。把参数,深度和节点固定的往里一代数就可以了。还有一点陪型,注意最后结果的收敛性,神经网络发展一直是曲折前进的,为什么这样,现在不太给力,因为面临着一个收敛的问题,实现起来效悉乱世果不好。这些程序网上有很多,你借一本基本的神经网络的书里面也有。望采纳。

‘拾’ bp神经网络算法 在matlab中的实现

BP神经网络是最基本、最常用的神经网络,Matlab有专用函数来建立、训练它,主要就是newff()、train()、sim()这三个函数,当然其他如归一化函数mapminmax()、其他net的参数设定(lr、goal等)设置好,就可以通过对历史数据的学习进行预测。附件是一个最基本的预测实例,本来是电力负荷预测的实例,但具有通用性,你仔细看看就明白了。

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