08第八章___神经网络的参数优化设计方法
神经网络模型的训练技巧与优化方法
神经网络模型的训练技巧与优化方法随着人工智能技术的不断发展，神经网络已成为解决复杂问题的一种主要方法。
神经网络的训练是指通过调整网络的参数，使其能够从训练数据中学习出合适的映射关系。
为了获得更好的训练效果，必须灵活运用一些训练技巧和优化方法。
本文将介绍一些常用的神经网络训练技巧与优化方法，帮助读者更好地掌握神经网络模型的训练过程。
1. 数据预处理在进行神经网络训练时，数据预处理是非常重要的一步。
首先，需要对数据进行归一化处理，将其转化为统一的数据范围，有助于提高神经网络的收敛速度。
其次，可以采用数据增强的方式，通过对原始数据进行旋转、平移、缩放等操作来扩充数据集的规模，提高模型的泛化能力。
2. 选择合适的激活函数激活函数在神经网络中起到了非常重要的作用，它能够引入非线性特性，增加网络的表达能力。
常见的激活函数包括sigmoid函数、ReLU函数、tanh函数等。
在选择激活函数时，需要根据具体的问题和网络结构来进行选择，以获得更好的训练效果和收敛速度。
3. 适当调整学习率学习率决定了神经网络参数的调整步长，过大的学习率可能导致模型发散，而过小的学习率则会让模型收敛速度过慢。
因此，在训练过程中，需要根据实际情况适当调整学习率，可以采用指数递减的方式或根据验证集的表现来动态调整学习率，以获得更好的训练效果。
4. 使用合适的损失函数损失函数用于衡量模型预测值与实际值之间的差异，是模型优化的关键。
根据具体的问题和任务类型，可以选择不同的损失函数，常见的有均方误差损失函数、交叉熵损失函数等。
在选择损失函数时，需要考虑问题的特点以及模型的训练目标，以获得更好的训练效果。
5. 批量归一化批量归一化是一种常用的网络优化方法，它可以加速神经网络的训练过程，提高模型的泛化能力。
批量归一化通过对每个小批量样本进行规范化处理，使得网络在学习的过程中更加稳定和可靠。
同时，批量归一化还可以缓解梯度消失和梯度爆炸等问题，有助于提高网络的训练效果。
神经网络的优化方法及技巧
神经网络的优化方法及技巧神经网络是一种模拟人脑神经元工作方式的计算模型，它可以通过学习和训练来实现各种复杂的任务。
然而，神经网络的优化是一个复杂而耗时的过程，需要考虑许多因素。
本文将探讨神经网络的优化方法及技巧，帮助读者更好地理解和应用神经网络。
一、梯度下降法梯度下降法是一种常用的优化方法，通过迭代地调整网络参数来最小化损失函数。
其基本思想是沿着损失函数的负梯度方向更新参数，使得损失函数不断减小。
梯度下降法有多种变体，如批量梯度下降法、随机梯度下降法和小批量梯度下降法。
批量梯度下降法使用所有训练样本计算梯度，更新参数；随机梯度下降法每次只使用一个样本计算梯度，更新参数；小批量梯度下降法则是在每次迭代中使用一小批样本计算梯度，更新参数。
选择合适的梯度下降法取决于数据集的规模和计算资源的限制。
二、学习率调整学习率是梯度下降法中的一个重要参数，决定了参数更新的步长。
学习率过大可能导致参数在损失函数最小值附近震荡，而学习率过小则会导致收敛速度缓慢。
为了解决这个问题，可以使用学习率衰减或自适应学习率调整方法。
学习率衰减是指在训练过程中逐渐减小学习率，使得参数更新的步长逐渐减小；自适应学习率调整方法则根据参数的梯度大小自动调整学习率，如AdaGrad、RMSProp和Adam等。
这些方法能够在不同的训练阶段自动调整学习率，提高训练效果。
三、正则化正则化是一种用来防止过拟合的技巧。
过拟合是指模型在训练集上表现良好，但在测试集上表现较差的现象。
常见的正则化方法有L1正则化和L2正则化。
L1正则化通过在损失函数中添加参数的绝对值，使得模型更加稀疏，可以过滤掉一些不重要的特征；L2正则化通过在损失函数中添加参数的平方和，使得模型的参数更加平滑，减少参数的振荡。
正则化方法可以有效地减少模型的复杂度，提高模型的泛化能力。
四、批标准化批标准化是一种用来加速神经网络训练的技巧。
它通过对每个隐藏层的输出进行标准化，使得网络更加稳定和收敛更快。
基函数神经网络及应用_第八章傅立叶神经网络
M 1 ；对应的线性相频特性 2
( )
2
N ；在 0 和 处，有 H r ( ) 0 ，且 cn 和 h(n) 的值无关。因此这
种类型的滤波器不适合于低通或高通滤波器的设计， 但对于逼近理想数字 Hilbert 变换器和 微分器很有用。 有限长脉冲响应序列 h( n) 与 cn 有如下关系：cn 2h( N n), n 1, 2, , N 。 所以只要能确定 cn 便可设计出符合给定性能指标的 FIR 线性滤波器。 一般而言，设理想滤波器的振幅特性为 H r ( ) ，实际设计得到的滤波器振幅特性为
第八章 Fourier 神经网络
本章根据 Fourier 逼近理论， 将一组 Fourier 基函数用作三层前向神经网络各隐含层神经 元的输入输出特性,， 其加权和作为网络的非线性输出， 由此构成一种新型的傅立叶 （Fourier） 神经网络。 本章也讨论了正弦基函数神经网络滤波器的设计、 余弦基函数神经网络的硬件实 现等相关内容。
T0 1, Ti1 cos
i o i o , Ti 2 sin ; i 1, 2, , n ； l l
输出层神经元 y a0T0
(a T
j 1 j
n
j1
b jT j 2 ) 。 T
1 x
a j , bj y
图 8.1 Fourier 神经网络模型
在输入模式作用下，网络输出值 y 与理想值 f ( x) 的误差可定义为
N
网络输出 H A ( )
c S ( )
n 1 n n
；
误差 el H r (l ) H A (l ), l 1, 2, , m （ m 为样本点数） ；
常见神经网络模型的使用方法与优化技巧
常见神经网络模型的使用方法与优化技巧神经网络模型是目前深度学习领域最具代表性的模型之一，其在计算机视觉、自然语言处理等领域取得了许多重要的突破。
本文将介绍几种常见的神经网络模型的使用方法与优化技巧，帮助读者更好地理解和应用这些模型。
1. 卷积神经网络（CNN）卷积神经网络是一种主要用于图像处理任务的神经网络模型。
在使用CNN模型时，首先需要进行数据预处理，包括图像尺寸调整、像素归一化等操作。
接着构建CNN模型，可以使用不同的层级结构如卷积层、池化层和全连接层等，通过调整这些层的参数和结构，可以获得不同的性能表现。
在训练过程中，可以采用优化方法如随机梯度下降（SGD）算法来调整模型权重，以最小化损失函数。
此外，还可以通过数据增强、正则化等技巧提升模型的泛化能力。
2. 递归神经网络（RNN）递归神经网络是一种主要用于序列数据处理任务的神经网络模型。
在使用RNN模型时，需要将输入数据表示成序列形式，例如将句子表示成单词的序列。
为了解决长期依赖问题，RNN引入了循环结构，并通过自反馈的方式将过去的信息传递给当前的状态。
在构建RNN模型时，可以使用不同的单元类型如简单循环单元（SimpleRNN）、门控循环单元（GRU）和长短时记忆单元（LSTM）。
在训练过程中，可以使用优化方法如反向传播算法来调整模型参数。
此外，还可以使用注意力机制和双向RNN等技巧来提升模型的表现。
3. 生成对抗网络（GAN）生成对抗网络是一种用于生成新样本的神经网络模型。
GAN由两个子网络组成，分别是生成器和判别器。
生成器网络接收随机噪声作为输入，输出伪造的数据样本。
判别器网络用于评估真实样本和生成样本的区别。
在训练过程中，通过对抗的方式使生成器生成的样本更加接近真实样本。
为了优化GAN模型，可以使用各种损失函数如最小二乘损失函数和交叉熵损失函数。
此外，还可以采用批次标准化、深层监督和生成器判别器平衡等技巧来提升模型的稳定性和生成效果。
神经网络模型的结构设计与参数调整方法
神经网络模型的结构设计与参数调整方法引言：神经网络模型是一种模拟人脑神经元工作原理的计算模型，它通过输入数据进行学习和训练，以预测和分类任务为目标。
然而，模型的结构设计和参数调整是影响其性能和效果的关键因素。
本文将介绍神经网络模型的结构设计和参数调整方法，并探讨其在优化模型性能方面的作用。
一、神经网络模型的结构设计方法1. 输入层和输出层设计：神经网络模型的输入层接收原始数据，输出层给出模型的预测结果。
在结构设计中，输入层的节点数量应与待处理数据的特征数量相匹配，输出层的节点数量则根据任务需求进行设置。
例如，对于图像分类任务，输出层的节点数通常与类别数相等。
2. 隐藏层设计：隐藏层是神经网络模型的核心组成部分，起到对输入数据进行处理和特征抽取的作用。
隐藏层的节点数量和层数对模型的性能有重要影响。
通常情况下，增加隐藏层的节点数量和层数能够提升模型的表达能力，但也容易导致过拟合现象。
因此，在设计隐藏层时需要考虑提高模型效果和控制复杂度的平衡。
3. 激活函数选择：激活函数在神经网络模型中用于引入非线性变换，使模型能够更好地拟合复杂的数据分布。
常见的激活函数包括sigmoid函数、ReLU函数和tanh函数等。
在结构设计中，根据任务的特性选择合适的激活函数可以提升模型的表达能力和收敛速度。
4. 正则化和归一化技术：正则化和归一化技术可以在模型训练过程中对参数进行约束，防止过拟合和提高模型的鲁棒性。
例如，L1和L2正则化可以对模型的权重进行限制，避免某些特征对模型预测结果的过度依赖。
另外，归一化技术如Batch Normalization可以将输入数据按特定规则进行缩放，提高模型的训练效果和泛化能力。
二、神经网络模型的参数调整方法1. 学习率调整：学习率是神经网络模型中一个重要的超参数，它决定了模型在每一次参数更新中的步长大小。
合适的学习率能够加速模型的收敛速度，而过大或过小的学习率则可能导致训练过程困难或收敛到局部最优解。
神经网络模型的参数优化与训练算法研究
神经网络模型的参数优化与训练算法研究随着信息技术的飞速发展，神经网络模型已成为人工智能技术中的重要组成部分。
然而，神经网络模型的参数优化与训练算法是一个显著的挑战。
在实际应用中，为了发挥神经网络的最优性能，必须寻找有效的参数优化和训练算法。
神经网络模型的参数优化是指调整模型中各个参数的值，使得网络的输出结果与期望值最接近。
而训练算法则是指神经网络通过大量的输入数据和输出数据进行学习，从而得到与期望值最接近的输出结果。
神经网络模型中的各种参数和训练算法都会对神经网络的性能产生重要影响。
目前，神经网络模型的参数优化方法主要包括梯度下降法、归一化方法和剪枝等。
梯度下降法是一种基于梯度的迭代优化算法，其目标是最小化误差函数，并通过从误差函数中推导出系统的权重更新方式来实现。
归一化方法包括权重归一化和归一化反向传播算法。
它们通过对网络的参数进行精简和规范化，从而提高网络的泛化性能。
剪枝是指通过删除神经网络中过多或无用的参数，来简化网络结构，减少网络输出误差，提高网络的性能和可靠性。
除了参数优化方法外，神经网络的训练算法也是广泛研究的领域。
训练算法主要包括梯度下降法、反向传播法、最大似然估计法、基于共轭梯度法的算法等。
其中，反向传播法是目前应用最广泛的神经网络训练算法。
其思想是通过对网络的误差信号逆向传播来计算每个神经元的误差梯度，并利用梯度来更新网络的权重。
基于共轭梯度法的训练算法在保证收敛速度的同时，也能避免梯度爆炸和消失等问题，提高网络的性能和可靠性。
不过，神经网络模型的参数优化和训练算法也面临一些挑战和限制。
首先，神经网络模型结构的复杂性，使得在神经网络中搜索最优参数的过程难度较大。
其次，在实际应用过程中，神经网络模型对大量的训练数据和计算资源的要求较高。
此外，在应用神经网络技术时，数据处理和预处理也是一个至关重要的环节，对神经网络的性能和效果有着重要影响。
因此，研究神经网络模型的参数优化和训练算法，不仅需要深入理解神经网络的结构和工作原理，还需要掌握各种算法的优缺点，结合实际应用场景，综合考虑多个因素，选择合适的算法和参数优化方法，才能实现神经网络在各个领域的广泛应用，并取得良好的效果。
神经网络的训练与优化方法
神经网络的训练与优化方法1.梯度下降（Gradient Descent）梯度下降是神经网络中最常用的优化方法之一、其基本原理是通过不断调整网络参数来降低损失函数的值。
具体而言，梯度下降通过计算参数梯度的负方向来更新参数，以减小损失函数的值。
这个过程可以看作是在参数空间中找到损失函数最小值的下降过程。
2.反向传播算法（Backpropagation）反向传播算法是训练神经网络的关键算法之一、它通过不断计算损失函数对每个参数的梯度来更新参数。
反向传播算法基于链式法则，通过递归计算每一层的梯度来得到整个网络的梯度。
反向传播算法为神经网络提供了高效的梯度计算方法，使得网络可以在大规模数据上进行训练。
3.正则化（Regularization）正则化是一种常用的优化方法，用于防止神经网络过拟合。
过拟合是指模型在训练集上表现很好，但在测试集或实际应用场景中表现较差。
正则化通过在损失函数中引入额外的项来控制网络的复杂程度。
常用的正则化方法包括L1正则化、L2正则化以及Dropout等。
4.优化器（Optimizers）优化器是神经网络训练中常用的工具，用于找到损失函数的最小值。
常见的优化器包括随机梯度下降（SGD）、动量优化器（Momentum）、Nesterov动量优化器、Adagrad、RMSProp和Adam等。
它们的目标都是在每次参数更新时调整学习率以提高训练效果，并加速收敛过程。
5.学习率调整（Learning Rate Adjustment）学习率是指网络在训练过程中每次参数更新的步长。
学习率的选择直接影响网络的训练速度和性能。
通常来说，学习率过大可能导致网络不稳定，学习率过小可能导致网络收敛过慢。
因此，一般会采用学习率衰减或自适应学习率的方法来调整学习率。
常见的学习率调整策略有固定衰减、指数衰减、余弦退火等。
6.批量训练（Batch Training）批量训练是指在训练过程中使用一定数量的样本进行参数更新。
神经网络控制系统的优化设计
神经网络控制系统的优化设计随着科技的不断进步，人类对复杂系统的控制和优化需求越来越高，而神经网络技术是一个有效的解决方案。
神经网络被广泛应用于电力、石油、航空、军工等领域，其高效、灵活的特性赢得了用户的认可。
但是，神经网络控制系统的优化设计仍然是一个具有挑战性的任务。
本文将探讨神经网络控制系统的优化设计，并介绍几种常见的优化方法。
神经网络控制系统的构成神经网络控制系统由三个部分组成：神经网络模型、控制器和被控对象。
神经网络模型是一个多层前馈神经网络，通常包含输入层、隐含层和输出层。
输入层接受外部信号，隐含层进行信息处理和转换，输出层将处理后的信号传递到控制器。
控制器是神经网络的核心，其作用是根据输入信号调整神经网络参数，以实现对被控对象的控制。
被控对象是待控制的系统，通过传感器将信号传递给神经网络，由神经网络输出的控制信号对其进行调节。
针对神经网络控制系统，优化设计是指对其各个组成部分进行优化，以提高系统的控制性能和稳定性。
优化设计的具体内容包括：（1）神经网络模型优化神经网络模型的优化是实现系统优化设计的第一步，其目标是提高神经网络的泛化能力和预测精度。
优化方法包括神经元数目的确定、激活函数的选择、权值初始化、学习率的调整等。
通过多次试验和反馈，找到最佳的神经网络模型，将大大提高系统的控制能力。
（2）控制器优化控制器是神经网络控制系统的核心部分，其设计的好坏直接影响系统的控制效果。
控制器的优化目标是提高控制精度和响应速度，并保证系统的稳定性。
常见的控制器优化方法有连续控制器和离散控制器，其中离散控制器在实时控制中更具优势，因为它能够快速响应变化，同时消除掉噪声信号带来的干扰。
（3）被控对象优化被控对象的优化是神经网络控制系统中的重要环节。
被控对象通常是复杂的动态系统，其优化目标是提高系统的响应速度和抗干扰能力。
被控对象的优化方法包括系统参数的调整、嵌入式控制系统的设计和应用、信号处理和滤波，通过对被控对象的优化，系统的性能可以得到有效的提升。
神经网络优化方法
神经网络优化方法神经网络优化方法是改进神经网络的训练过程，以提高其性能和准确性。
在神经网络中，优化方法的目标是寻找最优的权重和偏置，以最小化损失函数。
以下是几种常见的神经网络优化方法：1. 梯度下降法（Gradient Descent）：梯度下降法是一种常见且简单的优化方法，它通过求解损失函数对权重和偏置的梯度来更新参数。
根据梯度的方向和大小，将参数沿着负梯度方向进行迭代调整，直至找到最优解。
2. 批量梯度下降法（Batch Gradient Descent）：批量梯度下降法是梯度下降法的一种改进方法。
它与梯度下降法的区别在于，批量梯度下降法在每次迭代时使用全部训练样本来计算梯度。
由于计算量较大，因此对于大数据集，批量梯度下降法的训练速度相对较慢。
3. 随机梯度下降法（Stochastic Gradient Descent）：随机梯度下降法是梯度下降法的另一种改进方法。
与批量梯度下降法不同的是，随机梯度下降法在每次迭代时只使用一个样本来计算梯度。
这种方法可以加快训练速度，但也可能使收敛过程变得不稳定。
4. 小批量梯度下降法（Mini-batch Gradient Descent）：小批量梯度下降法是批量梯度下降法和随机梯度下降法的折中方法。
它在每次迭代时，使用一小部分（通常是2-100个）样本来计算梯度。
这种方法可以加快训练速度，并且具有较好的收敛性。
5. 动量法（Momentum）：动量法是一种在梯度下降法的基础上引入动量项的优化方法。
动量法通过累积之前的梯度信息，并将其作为下一次迭代的方向进行调整。
这样可以在参数更新过程中减少震荡，提高收敛速度。
6. 学习率衰减（Learning Rate Decay）：学习率衰减是一种动态调整学习率的方法。
在训练的早期，使用较大的学习率可以快速逼近全局最优解，而在训练的后期，使用较小的学习率可以细致调整参数，提高性能。
7. 自适应学习率方法（Adaptive Learning Rate）：自适应学习率方法是根据梯度的变化自动调整学习率的方法。
神经网络的优化与改进
神经网络的优化与改进神经网络作为人工智能的核心技术，被广泛应用于图像识别、自然语言处理、语音识别等领域。
然而，在实际应用过程中，神经网络模型存在一些问题，如模型的复杂度、训练时间、可解释性不足等。
因此，神经网络的优化与改进一直是人工智能研究人员的重要方向之一。
一、深度学习中的优化方法使用梯度下降算法来调整神经网络的权重和偏置系数是一种常见的优化方法。
在深度学习中，梯度下降算法又分为批量梯度下降算法、随机梯度下降算法和小批量梯度下降算法。
批量梯度下降算法每次使用全部的训练样本来计算梯度，然后更新权重和偏置。
这种方法的优点是稳定，但训练时间长，需要大量的存储空间。
随机梯度下降算法则是随机选择一个训练样本计算梯度并更新权重和偏置，重复这个过程直到所有样本都被用于训练。
这种方法的优点是收敛速度快，但也容易陷入局部最优解。
小批量梯度下降算法则是在样本中选择一个较小的批次来计算梯度，然后更新权重和偏置。
这种方法结合了批量梯度下降算法和随机梯度下降算法的优点，通常被广泛采用。
二、神经网络的学习率调整方法学习率是控制模型更新步长的超参数，它决定了模型的收敛速度。
学习率过高会导致模型无法收敛或直接变成震荡状态，学习率过低则会导致模型收敛时间过长。
因此，调整学习率是优化神经网络的一个重要方法。
学习率衰减是一个常用的调整方法。
在训练过程中，随着模型逐渐收敛，学习率也应相应减小。
另外，自适应学习率算法也是一个有效的方法，如AdaGrad、RMSprop、Adam等。
这些算法能够根据梯度运行时的状态自动调整学习率，以更好地适应数据变化。
三、神经网络模型的正则化方法正则化是一种常见的降低模型复杂度的方法，可以有效地避免过拟合。
常用的正则化方法包括L1正则化、L2正则化和Dropout 方法。
L1正则化和L2正则化是通过在损失函数中加入正则项对权重进行约束的方法。
L1正则化将权重向量转化为具有稀疏性质的权重向量，可以有效地减少参数数量并提升模型的泛化能力。
神经网络模型的调参与优化
神经网络模型的调参与优化神经网络是一种强大的机器学习模型，通过对其参数进行调整和优化，可以使其在解决复杂问题上发挥更好的性能。
在本文中，我们将探讨神经网络模型的调参与优化的相关方法和策略。
1. 数据预处理在进行神经网络模型的调参与优化之前，我们首先需要进行数据的预处理工作。
数据预处理包括数据清洗、特征选择和标准化等步骤。
数据清洗是指对原始数据进行排除异常值和处理缺失值的操作，以确保训练数据的质量。
特征选择是指从原始数据中选择最相关的特征进行建模，以提高模型的表现。
标准化是指将数据按照一定的标准进行缩放，以便在模型训练过程中获得更好的收敛效果。
2. 模型选择在神经网络模型的调参与优化中，选择合适的模型结构是至关重要的。
不同的问题可能需要不同大小、不同层数的神经网络。
选择合适的模型结构需要考虑数据的特点、问题的复杂度以及计算资源等方面的因素。
通常，我们可以通过模型的复杂度与性能之间的权衡关系来选择最佳模型。
3. 学习率调整学习率是神经网络模型训练过程中的一个重要超参数，它决定了模型在每一次参数更新中的移动步长。
较高的学习率可以使模型更快地收敛，但可能会导致过拟合；较低的学习率则可以提高模型的泛化性能，但训练过程较慢。
因此，通过调整学习率可以对模型进行优化。
常用的学习率调整策略包括固定学习率、动态学习率和自适应学习率等方法。
4. 正则化技术正则化是神经网络模型调参与优化中的一种常用技术，用于防止模型过拟合。
过拟合是指模型在训练数据上表现得很好，但在测试数据上表现不佳的现象。
为了解决过拟合问题，可以采用L1正则化、L2正则化或者dropout等方法。
L1正则化通过给参数添加一个L1范数惩罚项，可以使得模型更加稀疏，阻止参数过多。
L2正则化通过给参数添加一个L2范数惩罚项，可以使得参数更加平滑。
dropout是一种随机选择节点不参与训练的技术，可以减少模型的过拟合。
5. 批量归一化批量归一化是一种用于神经网络模型调参与优化的技术，它通过对每一层的输入进行归一化处理，可以加速模型的收敛速度，提高模型的泛化能力。
如何对神经网络进行调参优化
如何对神经网络进行调参优化神经网络是一种复杂的机器学习模型，它由许多层次的神经元组成，可以用于许多任务，例如图像分类和语音识别。
调参是优化神经网络性能的重要步骤之一。
本文将介绍如何对神经网络进行调参优化。
一、数据预处理在进行调参优化之前，我们首先要对数据进行预处理。
数据预处理包括数据清洗、标准化、特征选择等步骤。
通过这些步骤，我们可以减少异常值的干扰，提高数据的一致性。
1.数据清洗数据清洗是去除数据集中的异常值和缺失值。
异常值可能会对神经网络的性能产生负面影响，因此我们需要对其进行处理。
常用的方法有删除异常值或用合适的值进行替换；缺失值则可以通过插值或删除对应样本处理。
2.标准化标准化是将数据转化为均值为0，标准差为1的分布。
标准化能够提高神经网络的训练速度和性能，使得各个特征具有相似的重要性。
3.特征选择特征选择是指选择对任务有用的特征，剔除无关的特征。
过多的特征可能增加了模型的复杂度，导致过拟合。
在特征选择中，我们可以利用统计方法、回归系数等指标来评估特征的重要性。
二、网络结构设计神经网络的结构设计对于调参优化至关重要。
合理的网络结构可以提高模型的泛化能力和训练速度。
1.选择合适的激活函数激活函数是神经网络中非线性转换的关键。
经典的激活函数如sigmoid、ReLU等，选择合适的激活函数能够避免梯度消失或梯度爆炸的问题，并提高模型的学习能力。
2.确定网络层数和神经元个数网络的层数和神经元个数是根据具体任务的复杂性来确定的。
过深或过浅的网络结构都可能导致性能下降，因此需要根据经验和实验来选择合适的网络结构。
三、超参数调优除了网络结构，神经网络还有一些超参数需要调优。
超参数是指在训练神经网络时需要手动调整的参数，例如学习率、正则化系数等。
1.学习率调优学习率是控制网络权重更新幅度的重要超参数。
过大的学习率可能导致训练不稳定，过小的学习率则会导致训练速度过慢。
我们可以通过网格搜索、随机搜索或优化算法（如遗传算法）来选择合适的学习率。
神经网络中的超参数调优方法与技巧
神经网络中的超参数调优方法与技巧神经网络是一种受人工智能领域热捧的模型，它模拟人脑神经元之间的连接方式，能够实现复杂的非线性函数拟合。
然而，神经网络的性能很大程度上取决于超参数的选择，包括学习率、批量大小、正则化项等。
在实际应用中，如何有效地调优超参数成为了一个十分重要的问题。
超参数调优的目标是找到一组最优的超参数，使得神经网络能够在给定的任务上取得最佳的性能。
下面将介绍一些常用的超参数调优方法与技巧。
1. 网格搜索法网格搜索法是一种最简单直接的超参数调优方法。
它通过遍历给定的超参数组合，然后在交叉验证集上评估模型性能，最终选择性能最佳的超参数组合。
虽然网格搜索法的计算复杂度较高，但是它确保了找到了最优的超参数组合。
2. 随机搜索法与网格搜索法相比，随机搜索法更加高效。
它通过随机采样超参数空间中的点，然后在交叉验证集上评估模型性能。
虽然随机搜索法不能保证找到最优的超参数组合，但是在实践中通常能够找到表现不错的超参数组合。
3. 贝叶斯优化法贝叶斯优化法是一种基于贝叶斯统计方法的超参数调优方法。
它通过构建一个目标函数的后验分布，然后选择下一个超参数组合以最大化目标函数的期望改善。
贝叶斯优化法通常在大规模超参数空间中能够找到较好的超参数组合。
4. 交叉验证在超参数调优过程中，交叉验证是一项重要的技巧。
它能够有效地评估模型在不同超参数组合下的性能，从而帮助选择最佳的超参数组合。
常见的交叉验证方法包括k折交叉验证和留一交叉验证。
5. 学习率调整策略学习率是神经网络训练中一个重要的超参数。
在训练过程中，学习率的选择会直接影响模型的收敛速度和性能。
常见的学习率调整策略包括指数衰减、自适应学习率算法（如Adam、RMSProp）等。
6. 正则化正则化是一种常用的防止过拟合的方法，有助于改善模型的泛化能力。
在超参数调优过程中，选择适当的正则化项（如L1正则化、L2正则化）也是一个重要的问题。
总结超参数调优是神经网络训练过程中不可或缺的一环。
如何优化卷积神经网络的权重更新和参数调整
如何优化卷积神经网络的权重更新和参数调整卷积神经网络（Convolutional Neural Network，简称CNN）是一种广泛应用于图像识别、自然语言处理等领域的深度学习模型。
在训练CNN时，权重更新和参数调整是非常重要的步骤，直接影响着模型的性能和准确度。
本文将探讨如何优化卷积神经网络的权重更新和参数调整的方法和技巧。
一、学习率调整学习率是控制权重更新速度的超参数，过大或过小的学习率都会导致模型性能下降。
因此，合理调整学习率是优化权重更新的关键。
常见的学习率调整策略有学习率衰减和自适应学习率。
学习率衰减是指在训练过程中逐渐减小学习率的大小。
一种常见的衰减策略是按照固定的步长进行衰减，例如每隔一定的epoch或者训练样本数进行学习率的衰减。
另一种策略是根据模型在验证集上的表现来动态调整学习率，当模型性能不再提升时，降低学习率，以便更小的步长进行权重更新。
自适应学习率是指根据当前权重更新的情况自动调整学习率的大小。
常见的自适应学习率算法有Adagrad、RMSprop和Adam等。
这些算法通过根据历史梯度信息来自适应地调整学习率，以更好地适应不同特征的权重更新。
二、正则化方法正则化是一种常用的优化权重更新和参数调整的方法。
正则化通过引入额外的惩罚项来限制模型的复杂度，防止过拟合。
常见的正则化方法有L1正则化和L2正则化。
L1正则化通过在损失函数中添加权重的绝对值之和来惩罚大的权重值，使得模型更倾向于选择稀疏的权重。
L2正则化则通过在损失函数中添加权重的平方和来惩罚大的权重值，使得模型更倾向于选择较小的权重。
正则化方法可以有效地减少模型的过拟合现象，提高模型的泛化能力。
三、批量归一化批量归一化是一种优化权重更新和参数调整的常用技巧。
它通过在每个小批量的数据上对输入进行归一化，使得网络的输入分布更加稳定。
批量归一化可以加速模型的收敛速度，提高模型的准确度。
批量归一化的基本原理是将每个特征的均值和方差进行归一化，使得每个特征的分布接近标准正态分布。
神经网络中的常用优化算法
神经网络中的常用优化算法神经网络是一种类似于人脑思考模式的信息处理系统，可以用于识别、分类、预测、控制等不同领域的问题。
神经网络模型的训练需要通过大量的数据和优化方法来确定模型中的参数，使其能够更好的拟合训练数据并在未知数据上得到更好的泛化性能。
本文将介绍神经网络中常用的优化算法，并对其优缺点进行比较。
梯度下降算法梯度下降算法是最基本的神经网络优化算法之一。
其基本思想是通过计算损失函数对模型参数的梯度，来更新模型参数以尽可能减小损失函数的值。
梯度下降算法可以使用随机梯度下降（SGD）、批量梯度下降（BGD）、小批量梯度下降（MBGD）等多种变种实现。
SGD是一种在每次迭代中，随机选取一个样本计算梯度和更新模型参数的算法。
由于每次更新只考虑单个样本，使得算法收敛速度较快，但随机选择样本会带来噪声，降低了收敛的稳定性。
BGD是一种在每次迭代中使用所有样本计算梯度和更新模型参数的算法，由于全部数据都参与到更新中，使得收敛速度较慢，但减少了训练的随机性，提高了稳定性。
MBGD是一种随机选取一个小批量的样本计算梯度和更新模型参数的算法。
相比于SGD和BGD，MBGD在训练过程中减少了噪声和计算量，使得算法既具备了收敛速度，又具有了收敛稳定性。
梯度下降算法虽然是一种最基本的优化算法，但其会受损失函数的局部极小点、学习率选择以及问题的复杂度等因素的影响，从而无法达到全局最优。
动量优化算法为了解决梯度下降算法收敛速度慢以及在某些情况下无法跳出局部最优解的问题，动量优化算法被提出。
动量优化算法通过引进动量项，综合考虑当前梯度和历史梯度的信息来更新模型参数。
动量项为模型上下文的历史梯度方向提供了反向动力，加速训练时的学习过程，使得梯度更新更加顺畅和稳定。
动量算法最大的优点是可以快速跳过局部最小值，并更快地达到全局最小值。
但是在一些马鞍点上，动量算法的效果较差，这时候通常使用NAG算法（Nesterov Accelerated Gradient）。
神经网络的优化算法
神经网络的优化算法神经网络是一类基于生物神经系统模型构建的计算模型，常被用于机器学习、人工智能等领域。
在神经网络的学习过程中，优化算法起到了非常重要的作用。
本文将介绍神经网络中的优化算法，并探讨其特点、适用场景以及优缺点。
一、梯度下降梯度下降是一种常见的优化算法，通过寻找目标函数的局部最小值来实现模型参数的优化。
该算法的基本思路是沿着当前位置梯度的反方向，即当前位置函数下降最快的方向，不断向函数最小值点移动，最终达到最优化的目的。
梯度下降算法有两种实现方式：批量梯度下降和随机梯度下降。
批量梯度下降每一次更新参数都是在整个数据集上计算梯度，因此计算成本相对较高。
而随机梯度下降每次只选取少量的数据进行梯度计算，计算成本更低，但也会带来局部最优解的问题。
二、动量梯度下降动量梯度下降算法是对梯度下降算法的一种改进，通过引入动量的概念减缓梯度下降的震荡问题。
该算法的基本思路是采用指数加权平均数来计算梯度，形成动量。
在更新模型参数时，除了考虑当前的梯度，还要考虑之前的动量，使得参数更新更加平滑，从而增加收敛速度。
动量梯度下降算法可以有效减少震荡和快速收敛，但是引入了一个新的超参数，需要在实际使用中进行调整。
三、Adagrad算法Adagrad算法是一种自适应学习率的优化算法，可以根据参数的稀疏程度自动调整学习率。
该算法的基本思路是通过对梯度进行平方求和，构造一个自适应学习率函数，从而在不同的参数上应用不同的学习率。
Adagrad算法能够有效应对不同参数之间的不同尺度问题，并且可以自适应调整学习率，但是在迭代后期会出现学习率过小的情况，导致收敛速度缓慢。
四、RMSprop算法RMSprop算法是对Adagrad算法的一种改进，通过引入一个衰减函数，逐渐减小历史梯度的影响。
该算法的基本思路是利用指数加权平均数计算历史梯度，对每个参数的学习率进行适当调整，以实现更好的收敛效果。
RMSprop算法在适应不同参数尺度的同时，还可以自适应调整学习率，从而保证算法更加稳定，收敛速度更快。
如何优化神经网络模型的性能
如何优化神经网络模型的性能神经网络模型是一种机器学习算法，已广泛应用于图像识别、自然语言处理、语音识别等领域。
优化神经网络模型的性能是提高模型准确性和效率的关键步骤。
本文将介绍一些优化神经网络模型性能的方法和技巧。
1. 数据预处理数据预处理是优化神经网络模型性能的第一步。
数据预处理包括数据清洗、数据标准化和数据扩增等步骤。
数据清洗可以去除异常值和噪声，提高模型的稳定性。
数据标准化可以将数据转化为相对统一的尺度，有利于模型的收敛和训练过程的稳定性。
数据扩增可以增加数据集的多样性，提高模型的泛化能力和鲁棒性。
2. 选择合适的激活函数激活函数在神经网络中起到非线性映射的作用，对模型性能有重要影响。
常用的激活函数包括ReLU、Sigmoid和Tanh等。
ReLU函数在计算过程中具有较好的计算性能，但在一些场景下可能出现梯度消失的问题。
Sigmoid和Tanh函数在处理非线性问题时具有更好的效果，但计算复杂度较高。
根据不同的问题和数据集特点，选择合适的激活函数对模型性能进行优化。
3. 最优化算法的选择常用的最优化算法包括梯度下降法、Adam和RMSProp等。
梯度下降法是最基本的优化算法，但可能会陷入局部最优解。
Adam算法结合了动量和自适应学习率的特点，对于大部分问题具有较好的效果。
RMSProp算法在模型训练过程中具有自适应学习率的特性，能更好地处理不同参数的学习速率。
选择合适的最优化算法对于提高模型的性能至关重要。
4. 模型复杂度的控制模型复杂度是指神经网络模型中参数的数量和结构的复杂度。
过于复杂的模型可能容易出现过拟合的问题，导致模型在训练集上表现良好，但在测试集上泛化能力较差。
控制模型复杂度可以通过增加正则化项，如L1正则化、L2正则化等。
正则化能够惩罚模型复杂度，避免参数过多和过大的情况，提高模型的泛化能力。
5. 批量归一化（Batch Normalization）批量归一化是一种通过规范化输入数据的方法，常用于加快神经网络的收敛速度和稳定性。
神经网络模型的训练方法及参数调优技巧
神经网络模型的训练方法及参数调优技巧神经网络在机器学习领域中广泛应用，它通过模拟人脑的神经元之间的相互连接和信息传递来实现学习和预测任务。
神经网络模型的性能直接受到模型的训练方法和参数调优技巧的影响。
本文将探讨神经网络模型的训练方法以及参数调优技巧，帮助读者更好地理解和运用神经网络模型。
一、神经网络模型的训练方法1. 数据预处理在训练神经网络模型之前，首先要对原始数据进行预处理。
数据预处理是提取和转换数据的过程，包括数据清洗、特征提取、特征缩放和特征选择等。
通过数据预处理，可以减少噪声数据对模型训练的干扰，提高训练效果。
2. 损失函数选择损失函数衡量了模型输出与实际结果之间的差异程度，是神经网络模型训练的关键指标。
常见的损失函数包括均方误差、交叉熵和对数似然损失等。
选择合适的损失函数，可以帮助网络模型更好地拟合训练数据，提高预测准确性。
3. 优化算法优化算法对神经网络模型的训练速度和性能有重要影响。
常见的优化算法包括梯度下降法、随机梯度下降法和Adam优化器等。
梯度下降法通过沿着负梯度方向更新模型参数，逐渐减小损失函数的值。
随机梯度下降法通过随机选择样本进行参数更新，减少计算开销。
Adam优化器结合了动量方法和自适应学习率的特点，适用于各类神经网络模型的训练。
4. 批量大小选择批量大小决定了每次更新模型参数的样本数量。
较小的批量大小能够更快地收敛，但可能陷入局部最优解；较大的批量大小能够更稳定地更新，但可能会增加计算开销。
选择合适的批量大小是一项关键任务，可以通过交叉验证等方法进行调优。
5. 学习率调节学习率决定了模型参数更新的步长。
较小的学习率能够更稳定地更新参数，但可能收敛速度较慢；较大的学习率能够更快地收敛，但可能出现不稳定的更新。
通过学习率调节策略，如学习率衰减和动态调整，可以帮助模型更好地收敛到全局最优解。
二、参数调优技巧1. 网络结构选择神经网络模型的网络结构包括输入层、隐藏层和输出层的神经元及其连接方式。
神经网络中的优化算法选择与比较分析
神经网络中的优化算法选择与比较分析神经网络在机器学习和人工智能领域中扮演着重要的角色。
而神经网络的训练过程中，优化算法的选择对于网络性能的提升至关重要。
本文将对神经网络中常用的优化算法进行比较和分析，以帮助读者选择最适合的算法。
1. 梯度下降法（Gradient Descent）梯度下降法是神经网络中最基本的优化算法之一。
其核心思想是通过迭代的方式不断调整网络参数，使得损失函数达到最小值。
梯度下降法有两种变体：批量梯度下降法（Batch Gradient Descent）和随机梯度下降法（Stochastic Gradient Descent）。
批量梯度下降法在每一次迭代中使用所有的训练样本来计算梯度，然后更新参数。
这种方法的优点是收敛速度相对较快，但计算开销较大，特别是当训练样本数量庞大时。
随机梯度下降法每次迭代只使用一个样本来计算梯度并更新参数。
这种方法的计算开销较小，但收敛速度相对较慢。
然而，随机梯度下降法在处理大规模数据集时表现出色，因为它可以更快地找到全局最优解。
2. 动量法（Momentum）动量法是一种在梯度下降法的基础上进行改进的优化算法。
它引入了一个动量项，用于加速收敛过程并减少震荡。
动量法的核心思想是在每一次迭代中，将当前的梯度与之前的梯度进行加权平均，然后用这个平均梯度来更新参数。
动量法的优点是可以帮助网络跳出局部最优解，并且在参数空间中更快地收敛。
然而，如果动量参数设置不当，可能会导致网络在参数空间中来回震荡。
3. 自适应学习率算法（Adaptive Learning Rate）自适应学习率算法是一类根据梯度变化自动调整学习率的优化算法。
这类算法的目标是使网络在训练的早期使用较大的学习率，以便快速收敛，而在训练的后期使用较小的学习率，以便更精确地找到最优解。
常见的自适应学习率算法包括AdaGrad、RMSProp和Adam。
AdaGrad根据参数的历史梯度信息来调整学习率，适用于稀疏数据集。
神经网络模型选择与参数调优技巧
神经网络模型选择与参数调优技巧神经网络模型选择与参数调优是深度学习中非常关键的环节。
选择合适的模型和调优参数可以显著提升模型的性能和准确度。
本文将介绍一些常用的神经网络模型选择的技巧以及参数调优的方法。
一、神经网络模型选择技巧1. 理解问题类型：在选择神经网络模型之前，首先要明确问题的类型。
根据问题的特征，选择合适的模型架构。
例如，对于图像分类问题，可以使用卷积神经网络（CNN）；对于自然语言处理问题，可以使用循环神经网络（RNN）或者长短期记忆网络（LSTM）。
2. 模型复杂度和数据集大小的关系：模型的复杂度与数据集的大小之间存在一定的关系。
当数据集较小时，选择简单的模型可以防止过拟合。
而当数据集较大时，可以使用更复杂的模型提高模型的表现能力。
3. 基准模型的选择：在选择模型时，可以先选择一些经典的模型作为基准模型。
通过比较不同模型的性能，可以更好地了解问题的复杂性，并根据实际需求进行调整。
4. 考虑计算资源：在选择模型时，还要考虑计算资源的限制。
一些复杂的模型可能需要大量的运算资源，这可能导致训练时间较长或者无法在特定硬件上运行。
因此，在实际应用中需要综合考虑计算资源和模型性能之间的平衡。
二、参数调优技巧1. 学习率调整：学习率是控制神经网络模型学习速度的重要参数。
通过调整学习率可以加快收敛速度并提高模型的准确率。
可以尝试使用不同的学习率调度方法，如学习率衰减、学习率热重启等。
2. 正则化方法：为了防止过拟合，可以使用不同的正则化方法。
例如L1、L2正则化，Dropout等。
正则化方法可以减少模型的复杂度，并提高模型的泛化能力。
3. 批次大小调整：批次大小是指每次迭代中输入给网络的样本数量。
一个合理的批次大小可以提高模型的训练效率和泛化能力。
通常情况下，较大的批次大小可以提高训练速度，但可能导致模型过拟合；而较小的批次大小可以提高模型的泛化能力，但训练速度较慢。
4. 神经网络层数：神经网络的层数对模型的性能有着重要影响。
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１第8章 神经网络的参数优化设计在神经网络的泛化方法中，研究最多的是前馈神经网络的结构优化设计方法（剪枝算法、构造算法及进化算法等，我们将在以后各章讨论）。
除了结构设计，其余前馈神经网络的泛化方法还有主动学习、最优停止法、在数据中插入噪声、神经网络集成及提示学习方法等，由于这些方法中神经网络的结构是固定的，因此神经网络性能是通过参数优化改善的，我们称这些方法为神经网络的参数优化设计方法。
本章介绍最主要的参数优化设计方法，并给出了每种方法的算法实现和仿真例子。
8.1 主动学习8.1.1 原理按照学习机器对训练样本的处理方式，可将学习方式分为两类：被动学习方式和主动学习方式。
被动学习是常用的学习方式，常被称为“从样本中学习” （Learning from samples ）,该方式被动地接受训练样本，并通过学习从这些样本中提取尽可能多的信息。
与被动学习相反，主动学习属于更高层次的、具有潜意识的学习。
主动学习对训练样本的选择是主动的，通常通过对输入区域加以限制，有目的地在冗余信息较少的输入区域进行采样，并选择最有利于提高学习机器性能的样本来训练分类器，从而提高了整个训练样本集的质量。
由上一章的讨论，训练样本质量对神经网络的泛化能力有极大影响，甚至超过网络结构对泛化能力的影响。
因此采用主动学习方法，是改进神经网络泛化能力的一个重要方法。
主动学习机制大部分用于分类或概念学习[Baum1991，HwCh1990，SeOp1992]。
在单概念学习中，Mitchell[Mitch1982]关于版本空间(Version Space)的论述有着较大的影响。
下面，我们先简要介绍一下这一理论。
如果X 为一线性空间，概念c 定义为X 中点的集合。
对目标概念t ，训练样本可写为()()x x t ,，其中X ∈x 为样本输入，()x t 为对x 的分类。
如果t ∈x ，则()1=x t ，称()()x x t ,为t 的正样本；如果t ∉x ，则()0=x t ，此时称()()x x t ,为t 的负样本。
显然，对线性空间内的任何两个可分概念1c 和2c ，如果()()x x 1,c 是1c 的正样本（负样本），则()()x x 11,c −必然是2c 的负样本（正样本），即任意两个可分概念的正负样本之间可以互相转换。
如果某概念c 对x 的分类与目标概念对其的分类()x t 相等，即()()x x t c =，２称概念c 与目标概念的样本()()x x t ,是一致的(Consistent)。
给定目标概念的一个训练样本集（包括正样本和负样本），在其限制下进行概念学习后，将得到一个学习后的概念，该概念应尽可能接近目标概念。
这个学习后的概念被称为归纳。
学习的过程也就是从目标概念的样本集得到归纳的过程。
于是，每个归纳都代表一个点集，且该归纳与训练样本集一致，即该点集中包含了所有的正样本输入，而不包括任何一个负样本输入。
显然，与同一个训练样本集一致的归纳可能有多个，而所谓版本空间，即是与给定训练样本集一致的所有可能归纳的空间。
版本空间的概念也可描述如下：对概念类C 和给定训练样本集T ，版本空间定义为集合C 的一个子集T C ，其中{}中所有样本一致与且T c C c C T ,∈=。
Mitchell[Mitch1982]假定T C 是一个偏序结构，并把单个概念的学习过程看成是T C 中的搜索过程。
在版本空间理论中，称归纳1c 比归纳2c 更一般(more general)，当且仅当12c c ⊂。
对两个不相等的归纳1c 和2c ，如果12c c ⊄且21c c ⊄，则称1c 和2c 是不可比的。
T C 中最小（most general ）元素G 定义为：{}c c C c C c G T T ′⊂∈′∈=有且对所有,。
类似地，定义最大（most specific ）元素S 为：{}c c C c C c S T T ⊂′∈′∈=有且对所有,。
在Cohn[Cohn1994]的基于版本空间理论的神经网络选择采样方法中，需用两个BP 网分别实现归纳S 和G ，称为S-net 和G-net ，然后进行以下操作：在空间按一定概率产生一个输入x ，并通过检查x 是否落入S 和G 的差集G S −（被称为不确定区域）中，我们便可以判断x 点处的样本是否能提供新的信息。
若G S −∉x ，则抛弃x ；否则进行一次采样，即询问x 的分类()x c 。
如果()1=x c （正样本），则推广（Generalize ）G ，结果使G ∈x ；否则如()0=x c （负样本），则特化（Specialize ）S ，结果使S ∉x 。
可见，由于每次采样都在较好的位置进行，故每个样本都能得到新的信息，从而改进了整个训练样本集的质量，使最终的神经网络有较好的泛化能力。
主动学习机制一般通过“询问”（Query ）的方式实现，步骤如下：(1) 在输入定义域内按某种概率取一点x ;(2) 判断该点是否位于不确定区，如果不位于不确定区，则抛弃该点;否则“询问”该点输出y （进行一次采样）;(3) 把),(y x 加入样本集进行训练，直至采到足够的样本。
主动学习也可用于函数逼近，Mackay[Mack1992c ]讨论了贝叶斯框架下候选样本输入点信息的几个测度，可用于函数逼近问题的选择采样。
8.1.2 仿真例子：三角形概念学习在本例中，我们用神经网络实现三角形概念的主动学习，Cohn[Cohn1994]曾用两个３BP 网（分别实现归纳S 和G ，称为S-net 和G-net ）学习该例子。
但是，由于Sigmoidal 神经元具有全局特性，给定位不确定区域带来了困难，因此Cohn 使用了背景样本（Background Samples ），但同时也带来了参数不易整定的问题；使用BP 网的另一个问题是神经网络规模无法确定。
事实上，如果采用RBF 网进行概念的主动学习，则利用RBF 网的局部特性和采用在线学习方式，上述问题均可得到解决。
在本例子中，我们也用两个RBF 网实现选择采样，这两个子网分别实现归纳S 和G ，沿用Cohn 的叫法，我们也称之为S-net 和G-net 。
为测试了学习系统的泛化能力，我们选择采样和随机采样策略进行了比较。
随机采样时，我们在)2,2()2,2(−×−范围内随机产生200个均匀分布的样本输入，对每个样本输入都“询问”该点输出；选择采样时，我们也在)2,2()2,2(−×−范围内随机产生样本输入，但只对那些位于不确定区域的样本输入才“询问”该点输出。
两种采样策略都产生200个训练样本。
每次采到一个新样本后，我们都先为该样本分配一个新隐节点，新隐节点的节点中心为新样本输入，输出权值为网络对该样本的偏差，扩展常数取固定值；然后进一步优化网络结构，即用梯度法调整网络各隐节点中心和输出权值，并合并网络中重叠的隐节点（如果有的话）。
随机采样和选择采样系统的学习参数设置如下：梯度法训练时学习率0.05，每个新增隐节点的扩展常数为0.4，两个隐节点中心之间的距离小于0.01时合并这两个隐节点。
图8.1 随机采样得到的200个样本为测试学习系统的泛化误差，我们还在区间)2,2()2,2(−×−内产生16814141=×个等间隔分布的测试样本。
图8.1和8.2所示分别为某次试验中随机采样和选择采样得到的200个样本。
由图可见，与随机采样相比，由于每个样本都位于不确定区域，因此选择采样得到的样本更多地集中在两类样本地交界处，即三角形概念地边界附近，这也与我们的期望是一致的。
另外，在该次试验中，采用选择采样策略时两个子网的最终隐节点数为84和23，对所有测试样本的测试误差（泛化误差）为1.90%；而采用随机采样策略时，两个子网的最终隐节点数为171和28，测试误差则为4.52%。
图8.2 选择采样得到的200个样本图8.3 两种学习方式的测试误差曲线为进一步对比两种学习系统的泛化能力，我们记录了两种学习方式下，随着训练样本的增加，学习系统对所有测试样本的测试误差的变化曲线，如图8.3所示。
可见，随着训练样本的增加，两个学习系统的泛化性能都在改善，但相比之下选择采样系统的泛化误差显然更小（图8.3中曲线2），说明选择采样对泛化能力的改善是很明显的，同时也说明了训练样本对神经网络泛化能力的影响。
8.2 在样本输入中添加随机噪声8.2.1 噪声添加方法由上一章结论可知，在样本输入中添加随机噪声，也可以改善神经网络的泛化能力，而且噪声方差较小时，样本输入加噪声方法类似于神经网络结构设计的正则化方法，而正则化系数则与噪声方差有关。
样本输入加噪声方法既可以用于在线学习，也可以用于批处理方式离线学习；网络４５类型可以是BP 网，也可以是RBF 网；参数学习算法可以是BP 算法，也可以是RBF 的梯度训练算法。
假定有N 个训练样本，分别为()µµµy z,x =，N ,...,2,1=µ，则在线BP 学习算法中样本输入插入噪声的算法如下：（1）从N 个训练样本随机选择一个样本()µµµy x z,=； （2）根据密度函数()µρζ得到样本输入噪声矢量； （3）令()µµµµζy z ,+=x 。
此后即可按在线梯度法进行权值修正。
对于批处理方式，则每一轮次训练时所有样本输入均应同时按上述方式加入噪声。
输入噪声密度函数()µζρ通常选均值为零的高斯分布或均匀分布，噪声方差则由具体问题决定。
8.2.2 仿真例子神经网络训练的目标函数为[An1996]：()2)8.0(3sin )(+=x x y （8.1） 训练样本和测试样本产生方式如下：训练样本数15个，其输入i x 为区间[]1,1−内的等间隔点，输出由上式计算，并添加噪声i e 。
噪声i e 服从均值为0，方差为0.4的正态分布；测试样本数201个，其输入i x 也为区间[]1,1−内的等间隔点，输出由上式计算。
泛化误差定义为训练后的神经网络对所有测试样本的误差平方和。
我们用RBF 网进行训练，采用梯度法进行批处理方式学习（见第4章）。
另外，RBF网的隐节点数取25，初始输出权值取]1.0,1.0[−内随机值，初始数据中心取]0.1,0.1[−内随机值，初始扩展常数取]3.0,1.0[内随机值，最大训练次数1000。
数据中心、扩展常数和输出权值均用梯度法求解，它们的学习率均为006.0。
训练时插入样本输入的噪声服从均值为0，方差为0.1的高斯分布。
图8.2为某次训练的结果。
图中虚线为目标函数曲线，“+”为输出加噪声的15个训练样本，点划线为输入未加噪声训练得到的神经网络函数曲线，实现则为输入添加高斯噪声训练后得到的神经网络函数曲线。