BP神经网络与自动控制理论中‘反馈’的区别与相同之处是啥( 二 )

链接:
The Roots of Backpropagation: From Ordered Derivatives to Neural Networks and Political Forecasting
基于其博士论文:
Beyond Regression: New Tools for Prediction and Analysis in the Behavioral Science
(PDF) Beyond regression : new tools for prediction and analysis in the behavioral sciences /
■网友
我试着解释清楚吧:
BP是一种在神经网络中实现优化算法的方式,这种操作如果放在框图中确实就是一个方块。不过大多数时候,当神经网络已经搭好后,这个操作按规则来就行了,大多数框架都把这块自动实现了,也就不用显式表达了。
为什么题主觉得这个像反馈?因为反馈描述的是输入和输出之间复杂的因果作用。一个神经网络,给定了target,再用BP训练,确实构成了反馈。
我先把反馈的框图放在这里,然后来一块一块地说:
我们知道反馈系统中sum符号后应该是error,那么输入应该是target,与之相减的应该是prediction,或者说是神经网络的推理结果。那么反馈系统中的B其实是神经网络的前向传播过程,F反而是反向传播过程,输出是网络的权重。
说实话,如果不这么拆开看清楚,确实容易让人晕。
至于为什么自控领域里,那要看你从哪个角度来看神经网络,怎么理解控制。这个反馈结构对理解BP并不是很重要。其实有些非线性系统辨识的书里也会有神经网络啊,auto regression model也可能用神经网络和BP啊。如果再看SGD,那么就更是到处都可能碰到了。再比如在强化学习里,value function和policy function都用神经网络,value evaluation就不算控制,更新policy就算控制,其实都是怎么习惯怎么来罢了。
■网友
单说“反馈”这种机制在生物范畴的神经元里也有,不一定要归到自控范畴。你可以想想,为什么控制里的“反馈“会是这样的一种构造方式。当然很早之前就有人在用BP神经网做智能控制了,数学模型不好确定的时候。
■网友
BP算法不能算反馈吧,他只是多元函数求偏导的一种表达,反馈是需要输出影响控制输入的,相比之下rnn更有自控中反馈的感觉。如果你硬要归于反馈的话,那么所有性能度量的算法都是反馈吧。
■网友
控制是online,神经网络的优化往往是offline。
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如果写的不清楚或者不恰当,希望直接指出,答主也在学习,会继续修改。
控制:
控制用的是误差修正e = r - r_hat; r是目标量(是已知的,可以理解成监督学习里的输出,在Block Diagram里面往往是放在最左面的),e是误差(注:在在控制里,误差的最小值是已知的)。e的修正方法可以是通过PID和plant不断的修改u_hat以至于e逼近0。在不考虑扰动的情况下,一个稳定的控制系统是一个自回归系统(在无输入的情况下),应该收敛到e等于0(或某一个常数)的。
不准确的说,其原因可以理解为这个控制系统的稳态(t-\u0026gt;inf)是其拉普拉斯变化的零态(S=0)结果(终值定理)。
机器学习:
监督学习的误差修正(欧式距离)可以是J = (y - y_hat)^2; y是输出。J是误差函数(注:在机器学习里面,误差函数的最小值是未知的)。优化的目标为了最小化这个误差函数J。它的修正方法是让J对y求导,得到dj/dy然后推出dj/dw(误差对参数w的导数),通过梯度下降法或者是其他的高阶方法(如牛顿法)来调整w最小化J。优化时候,需要调整参数w。在控制系统中(不考虑设计过程),不存在需要调整的参数。
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