神經網絡學習筆記(六):感知機收斂定理


 感知機收斂定理:

   針對初始條件W(0)=0。假設對於n=1,2,...,  ,且輸入向量屬於子集  ,顯然,迭代過程中,感知機不能正確對X(1),X(2)...進行正確分類,在η(n)=1的情況下,權值每次迭代都需要修正:

                    (1.1)

   又由於W(0)=0,故

                       (1.2)

   假設  與  線性可分,必存在一個解W0使得X(1),X(2),...,X(n)滿足不等式  ,可以給定一個正數α,

                                         (1.3)

   在(1.2)式左右兩邊同乘以 ,我們有

       (1.4)

   根據(1.3)得

                                                             (1.5)

   根據Cauchy-Schwarz不等式,得

                              (1.6)

   結合(1.5)得

                                                 (1.7)

   即

                                                         (1.8)

   對(1.1)式兩邊同取歐幾里得範數的平方得:

          (1.9)

  但是

                                                                 (1.10)

  等價於

                                        (1.11)

  把k=1,2,...,n的情況都相加得:

                                             (1.12)

  其中

                                                   (1.13)

  綜合(1.8)(1.12)可得


  不等式右邊是平方項,顯然這個不等式不可能永遠成立,n的最大取值即爲取等號的時候。


  那麼感知機的權值迭代過程最多在nmax停止。

  現在概述一下感知機的固定增量收斂定理:

  設訓練向量子集是線性可分的,感知機的輸入來自這兩個子集。感知機在有限步迭代後收斂。

  

    

  感知機經典習題:  

   感知機可以用來進行二進制邏輯函數與,或,非,卻不能執行異或過程。
   先對與操作進行討論,與(AND)操作需要將(0,0)(0,1)(1,0,)(1,1)進行二分類,結果輸出0或者1,顯然前三個點對應輸出爲0的類,最後一個點對應輸出爲1的類,這四個點在二維平面上一畫很容易看出,有無數條線可以將其分類。故是線性可分的類,同理可證或,非邏輯操作。
   但是異或是要將(0,0)(1,1)與(0,1)(1,0)分別分到兩類中這就要求存在w1,w2,b使得w1+w2+b與b同號,而與w1+b,w2+b異號,即   w1+w2+b+b與w1+b+w2+b也異號,這顯然不可能成立。故異或是線性不可分的邏輯函數,故不能用感知機來進行。



參考文獻:神經網絡與機器學習(加)S.Haykin著 申富饒 徐燁 鄭俊 晁靜 翻譯

                  Neural Networks and Learning Machines S.Haykin





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