Python神经网络| 一篇很棒的实战笔记，附源码

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0 前言

感谢粉丝：疯琴，以下分享是疯琴在学习《Python神经网络》时的笔记，总结得很棒，感谢疯琴的乐于分享精神，相信这篇笔记一定会帮助到大家。

1 基本概念

神经网络也是机器学习的一种实现，可以应用在有监督学习和无监督学习，因为中间可以有较多层，所以属于深度学习方法。

神经网络的名字很唬人，其实概念挺朴素的，是由含一个输入层，一个输出层和若干隐藏层构成的有向无环图（这名字也唬人），看图像一目了然。

为啥叫隐藏层呢，就是因为和输入输出没关系，看不见，有点儿神秘。每层的每个结点借助生物的概念称为神经元，各层之间神经元相互链接。

2 神经网络训练过程

算法训练包含两个阶段：输入向输出传送叫前向馈送信号；输出向输入传送叫反向误差传播。把输入前馈计算得到输出，把输出与目标值比对，计算误差，把误差反向传播修正链接权重。具体过程：

1. 输入层与隐藏层之间的链接权重”与“输入信号”加权求和，“和值”通过神经元函数（比如，阶跃函数，Relu函数，Sigmoid函数等）运算得到隐藏层的结果。
2. 用与第一步相同的过程计算出输出层的结果。
3. 目标值-输出值=误差。
4. 将误差按权重反向传播给隐藏层。
5. 用梯度下降法最小化误差，计算出误差调整值，初始误差+误差调整值=训练结果。

3 训练的注意点

1. 初始权重未知，为了避免落入错误的山谷，随机选取多个起始点（初始权重）。
2. 根据调整应用在信号上的神经元函数的斜率(也就是梯度)来调整权重。
3. 梯度下降法最小化误差函数。
4. 训练过程就是调整权重的过程，初始权重的设定要注意避免网络饱和。初始权重过大容易导致网络饱和，初始权重为0或者相等将导致丧失学习能力。
5. 输入信号通常取值范围是0.01 ~ 0.99或-1.0 ~ 1.0，一个比较合适的输出取值范围0.01 ~ 0.99。

4 自己解决的困惑

1.12节反向传播误差到更多层中，最后一张图将误差传播到了输入层，这给我造成了困惑，想了大半天，因为在后面调整误差的时候只用到了隐藏层和输出层的误差，其实在三层的网络中，只需要用输出层误差计算Who和用隐藏层误差计算Wih，计算输入层的误差其实没有用，书中应该是借用这一步推导更明确一下传播误差的方法。

2.4.4节wih初始化时正态分布的标准差取1/sqrt(传入链接数目)，代码中隐藏层传入链接数目用hnodes，输出层传入链接数目用onodes，我认为传入链接数目应该是上一层的结点数，所以分别应该是inodes和hnodes。

训练时cpu使用率40%，跑了一会以后升高到60%，临近计算结束又降到40%，不是一直跑满。

5 训练结果展示

MNIST手写数字识别结果如下：