極簡的神經網絡反向傳播例子

我之前一直沒搞清楚,神經網絡為什么要求導?反向傳播又是什么?于是到現在深究回來……

本質就是擬合一個未知函數。?

高中的數理統計就學過最小二乘法這種回歸方法(? 代表自己的預測y,這個表達要記住),這個有點類似。

假設你有一個線性函數y=ax(下面a用w代替,weigh權重的意思),而目標函數是y=2x,求導(是對loss 損失函數求導!)的目的就是利用導函數中的斜率(預測值比真值大了斜率是正,就要減去變小,反之小了斜率負的,也減去則變大),來調整a的權重。


我們來舉一個特別簡單的例子:只有1個輸入、1個權重、1個輸出的神經網絡,幫你徹底理解:

🧠 神經網絡結構(超簡版)

我們要學的是:

用一個參數 w 去逼近函數 y = 2x

我們拿一組訓練數據:

輸入 x = 1,希望輸出 y = 2

我們的模型就是:(損失函數自己定,有能力衡量預測值和真值之間差距的函數就行,這里用的是二階中心矩——方差)

預測值:? = w * x 
損失函數:L = (? - y)^2 

第一步:前向傳播(計算預測和損失)

  • 假設初始權重 w = 0.5

  • 輸入 x = 1

  • 那么預測值:? = 0.5 × 1 = 0.5

  • 實際標簽:y = 2

  • 損失:L = (0.5 - 2)^2 = 2.25


第二步:反向傳播(計算梯度)

我們要對 損失函數L參數w 求導,看看w該怎么改。

損失函數展開:

L = (w*x - y)^2 

對w求導:

dL/dw = 2 * (w*x - y) * x 

代入數字得到具體x的導數(梯度)

dL/dw = 2 * (0.5*1 - 2) * 1 = 2 * (-1.5) = -3 

第三步:更新權重(學習)

用最簡單的梯度下降更新公式:(這部分得到的是調整斜率變化的偏移量,是減)

w = w - 學習率 * 梯度 

假設學習率 lr = 0.1

w = 0.5 - 0.1 * (-3) = 0.5 + 0.3= 0.8 

🧪 下一次訓練:

新的權重 w = 0.8

  • 預測值變成 ? = 0.8 × 1 = 0.8

  • 距離真實值 2更近了

  • 損失變小了!

這就是“通過反向傳播 + 求導”,讓網絡“學到信息”的過程。


? 總結:

步驟做了什么
前向傳播用當前參數做出預測
計算損失看預測錯了多少
反向傳播求導,看參數該怎么改
更新參數用梯度下降法調整參數

這里是最簡單的一個例子,靠著AI輔助生成創作的,權作拋磚引玉。?

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