2.2 感知機(jī)

我們先來看一個(gè)概念，什么叫感知機(jī)？首先，感知機(jī)是最簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它具備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的必備因素，當(dāng)然，單看一個(gè)神經(jīng)元是無法理解“網(wǎng)絡(luò)”的概念的。

網(wǎng)絡(luò)接收若干個(gè)輸入，并通過輸入函數(shù)、傳輸函數(shù)給出一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的輸出。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)可以解決蘋果和香蕉的分類問題。本節(jié)將具體介紹其內(nèi)部原理。

現(xiàn)在我們不叫它神經(jīng)元了，我們叫它感知機(jī)，它是最簡單的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

我們用感知機(jī)解決一個(gè)經(jīng)典分類問題——如何分辨香蕉和蘋果。

若你的年齡不低于2歲，那么我想你能分辨出香蕉和蘋果，而計(jì)算機(jī)是如何做到的呢？

為了將問題簡單化，我們假設(shè)香蕉和蘋果都只有兩個(gè)特征——顏色和形狀，其他特征我們不考慮，比如氣味、觸感等。這兩個(gè)特征都是基于視覺刺激得到的，用樹突p1代表輸入顏色刺激狀態(tài)，樹突p2代表形狀刺激狀態(tài)，權(quán)重w1默認(rèn)都設(shè)置為1，即假設(shè)之前受到的顏色和形狀的刺激一樣多。再簡化點(diǎn)，我們將內(nèi)部強(qiáng)度b設(shè)為0。我們定義1就是蘋果，0就是香蕉。

我們?yōu)樘O果和香蕉的兩個(gè)特征設(shè)定一個(gè)值，便于機(jī)器計(jì)算，如表2-2所示。

顏色和形狀對(duì)神經(jīng)元來說都是外界的一個(gè)刺激，我們說：

p1（顏色）= 1或-1

p2（形狀）= 1或-1

預(yù)設(shè)：

w1=w2= 1

b = 0

代入之前s的那個(gè)公式看看得到什么結(jié)果？

對(duì)蘋果的鑒別如下：

s=1×1+1×1+0=2

對(duì)香蕉的鑒別如下：

s=-1×1+(-1)×1+0=-2

我們通過輸入蘋果和香蕉的兩類特征值得到不同的輸出結(jié)果，也就是s，蘋果的輸出結(jié)果是2，香蕉的輸出結(jié)果是-2。

幾乎已經(jīng)完成識(shí)別了。

我們定義的是1為蘋果，0為香蕉，如何將-2或2變?yōu)?或0的分類表達(dá)呢？這就需要傳遞函數(shù)處理了，我們選用step函數(shù)作為數(shù)據(jù)格式處理函數(shù)，step的輸出就是0和1，將數(shù)據(jù)代入，則step(2)=1,step(-2)=0，和我們預(yù)期的一樣。

我們利用簡單感知機(jī)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)識(shí)別蘋果和香蕉的例子。

聰明的讀者會(huì)發(fā)現(xiàn)，所有的結(jié)果都是基于設(shè)定好的相關(guān)參數(shù)w1、w2和b這些神經(jīng)元關(guān)鍵權(quán)重參數(shù)。

我們?yōu)槭裁匆≈禐?、1和0呢？如果取其他值有什么問題嗎？會(huì)對(duì)結(jié)果有什么影響嗎？