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2.1.1 人工神经元的定义

可以用建模的人工神经元解决二分类问题。在二分类任务中,两个类别标签分别为0和1。定义一个决策函数 σ z ),该函数的输入为一个样本 x 所有特征值的线性组合以及对应的线性组合权重。定义一个样本所有特征的线性组合为神经元的净输入,写为 z = w 1 x 1 + w 2 x 2 +…+ w m x m 。记

给定一个样本,如果其净输入大于定义的阈值 θ ,则预测结果为类别1;否则,预测结果为类别0。在感知机算法中,决策函数 σ (·)为单位阶跃函数的变体,如下所示:

为了简化后续的代码实现,可以通过几个步骤修改上述决策函数。首先,移动阈值到不等式的左侧:

z θ

z-θ ≥0

其次,定义偏置项为 b = ,并使其成为净输入的一部分:

z = w 1 x 1 + w 2 x 2 +…+ w m x m + b = w T x + b

最后,基于上述定义的偏置项和净输入 z ,重新定义决策函数为

线性代数基础:点积和矩阵转置

接下来的部分将经常使用线性代数中的符号。例如,两个向量点积可以表示两个向量对应元素相乘求和。其中向量的上标T表示转置,转置将列向量转换为行向量,反之亦然。例如,假设有以下两个列向量:

可以把向量 a 的转置写为 a T =[ a 1 a 2 a 3 ],把两个向量的点积写为

此外,转置操作也可以应用于矩阵。一个矩阵的转置为沿着其对角线翻转后的矩阵,例如:

请注意,严格来讲,转置的定义仅适用于矩阵。在讨论机器学习时,当使用术语“向量”时,指的是 n ×1或1× m 维矩阵。

本书将只使用线性代数中的基本概念。如果需要快速复习线性代数中的基本概念,请参考Zico Kolter编写的书 Linear Algebra Review and Reference ,可以从http://www.cs.cmu.edu/~zkolter/course/linalg/linalg_notes.pdf下载这本书。

图2.2说明了如何通过感知机的决策函数(左图)将净输入 z = w T x + b 转换为二进制输出(0或1),以及如何使用感知机来区分线性可分数据 (右图)。 UPE3gCIHEED1+HtMjgkpsNjMmvZaUqiP1WHcWyfOrL2/ENw705eUDppXFbMNP8+g

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