神经网络中的参数数量是一个重要的指标,可以帮助我们了解模型的复杂性及其潜在性能。
一般来说,具有更多参数的神经网络有可能学习更复杂的输入和输出之间的关系,但也可能更容易过度拟合。相反,参数较少的神经网络可能计算效率更高且不易过度拟合,但捕获数据中复杂模式的能力也可能有限。
例如,在人工神经网络 (ANN) 中,可以通过将网络每一层中的权重和偏差的数量相加来计算参数的数量。ANN 中更多的参数可能使模型能够捕获输入和输出之间更复杂的关系,但也可能需要更多的数据和计算能力来训练。
让我们试着找出浅层网络的参数数量。
在我们的示例中,ANN 有一个包含 4 个神经元的输入层、一个包含 2 个神经元的隐藏层和一个包含单个神经元的输出层。为了确定网络中参数的总数,我们需要计算权重和偏差的数量。网络中两个神经元(或节点)之间的每个连接都与一个权重相关联,每个神经元都有自己的偏差。
输入层有 4 个神经元,因此没有与之相关的权重或偏差。隐藏层有 2 个神经元,每个神经元连接到输入层中的 4 个神经元,因此有 2 x 4 = 8 个权重与输入层和隐藏层之间的连接相关联。此外,隐藏层中的 2 个神经元中的每一个都有自己的偏差,因此有 2 个偏差与隐藏层相关联。
输出层有一个神经元,它连接到隐藏层中的 2 个神经元。这意味着有 2 个权重与隐藏层和输出层之间的连接相关联。此外,输出神经元有自己的偏置,所以输出层有 1 个偏置。
因此,网络中的参数总数为:
8个权重(输入层到隐藏层)+2个偏置(隐藏层)+2个权重(隐藏层到输出层)+1个偏置(输出层)=13个参数
让我们考虑一个包含 5 层的深度神经网络 (DNN),包括一个输入层、3 个隐藏层和一个输出层。输入层有 16 个神经元,第一和第二隐藏层各有 10 个神经元。第三隐藏层有4个神经元,输出层有1个神经元。 我们将计算此 DNN 中的参数总数。
输入层有 16 个神经元,因此没有与之相关的权重或偏差。
第一个隐藏层有 10 个神经元,每个神经元都连接到输入层中的 16 个神经元,因此有 10 x 16 = 160 个权重与输入层和第一个隐藏层之间的连接相关联。此外,第一个隐藏层中的 10 个神经元中的每一个都有自己的偏差,因此有 10 个偏差与第一个隐藏层相关联。
第二个隐藏层也有 10 个神经元,每个神经元连接到第一个隐藏层中的 10 个神经元,因此有 10 x 10 = 100 个权重与第一和第二个隐藏层之间的连接相关联。此外,第二个隐藏层中的 10 个神经元中的每一个都有自己的偏差,因此与第二个隐藏层相关联的偏差有 10 个。
第三个隐藏层有 4 个神经元,每个神经元连接到第二个隐藏层中的 10 个神经元,因此有 4 x 10 = 40 个权重与第二个和第三个隐藏层之间的连接相关联。此外,第三个隐藏层中的 4 个神经元中的每一个都有自己的偏差,因此与第三个隐藏层相关联的偏差有 4 个。
输出层有 1 个神经元,第三个隐藏层的 4 个神经元中的每一个都连接到它,所以有 4 个权重与第三个隐藏层和输出层之间的连接相关联。此外,输出神经元有自己的偏置,所以输出层有 1 个偏置。
因此,网络中的参数总数为:
160个权重(输入层到第一个隐藏层)+10个偏置(第一个隐藏层)+100个权重(第一个隐藏层到第二个隐藏层)+10个偏置(第二个隐藏层)+40个权重(第二个隐藏层到第三个隐藏层) + 4 个偏置(第三个隐藏层)+ 4 个权重(第三个隐藏层到输出层)+ 1 个偏置(输出层)= 329 个参数
因此,总而言之,您描述的 DNN 共有 329 个参数,其中包括分布在各个层中的 314 个权重和 15 个偏差。
我将使用 keras API 来创建与上述相同的网络,然后我将检查如何计算每一层的参数数量。
使用 keras API 创建架构
如果我们使用 keras API 创建 ANN,我们可以交叉检查为每一层计算的参数数量和参数总数,以确保它们的准确性。
总的来说,了解神经网络中的参数数量对于优化模型架构以及平衡模型复杂性和计算效率之间的权衡非常重要。