神经网络中前向传播和反向传播解析

虽然学深度学习有一段时间了，但是对于一些算法的具体实现还是模糊不清，用了很久也不是很了解，最近在看去年LeCun和Hinton在Nature上发表的deep learning的review，有两张图分别是讲得网络的前向传播和反向传播，下面记录一下。

前向传播

如图所示，这里讲得已经很清楚了，前向传播的思想比较简单。

举个例子，假设上一层结点i,j,k,…等一些结点与本层的结点w有连接，那么结点w的值怎么算呢？就是通过上一层的i,j,k等结点以及对应的连接权值进行加权和运算，最终结果再加上一个偏置项（图中为了简单省略了），最后在通过一个非线性函数（即激活函数），如ReLu，sigmoid等函数，最后得到的结果就是本层结点w的输出。

最终不断的通过这种方法一层层的运算，得到输出层结果。

反向传播

反向传播的方法其实也比较简单，但是因为需要求偏导，而我的数学又不怎么好，所以一直理解上有困难。下面上图：



由于我们前向传播最终得到的结果，以分类为例，最终总是有误差的，那么怎么减少误差呢，当前应用广泛的一个算法就是梯度下降算法，但是求梯度就要求偏导数，下面以图中字母为例讲解一下。

设最终总误差为E，对于输出那么E#对于输出结点yl的偏导数是yl - tl，其中tl是真实值∂yl∂zl是指上面提到的激活函数，zl是上面提到的加权和，那么这一层的E对zl的偏导数为∂E∂zl=∂E∂yl∂yl∂zl。同理，下一层也是这么计算，（只不过∂E∂yk计算方法变了），一直反向传播到输入层，最后有∂E∂xi=∂E∂yj∂yj∂zj 且 ∂zj∂xi=wij

然后调整这些过程中的权值，再不断进行前向传播和反向传播的过程，最终得到一个比较好的结果