图：pixabay

原文来源：kdnuggets

作者：Jahnavi Mahanta

「机器人圈」编译：嗯~阿童木呀、多啦A亮

Jahnavi Mahanta是Deeplearningtrack的联合创始人，Deeplearningtrack是一个在线导师的数据科学培训平台。

人工神经网络（ANN）算法能够模拟人类大脑处理信息。接下来我们将为大家解释人脑和ANN如何进行工作的。

人工神经网络（ANN）使用大脑处理信息的方式为基础，以此进行开发可用于建模复杂模式和预测问题的算法。

首先，我们需要了解的是我们的大脑是如何进行信息处理的：

在我们的大脑中，有数十亿个称为神经元的细胞，它们以电信号的形式处理信息。神经元的树突接收来自外部的信息或刺激，并在神经元细胞体进行处理，将其转化为输出并通过轴突传到下一个神经元。下一个神经元可以选择接受或拒绝它，这主要取决于信号的强度。

第一步：树突接触外部信号。

第二步：神经元处理外部信号。

第三步：处理的信号转化为输出信号并通过轴突传送。

第四步：输出信号通过突触由下一个神经的树突接收。

以上就是人类大脑进行信息处理的过程，接下来，我们试着了解一下ANN如何工作的：

现在，w1，w2，w3分别给出输入信号的强度。

正如你从上面可以看到的那样，ANN是一个非常简单的大脑神经元工作方式的表征。

为了使事情变得简单明了，让我们可以用一个简单的示例来帮助理解ANN：一家银行想评估是否批准一个客户的贷款申请，所以，它想要预测这个客户是否可能违约贷款。现在，它有如下数据：

所以，我们必须预测第X列。预测结果越接近1就表明客户违约的机会越大。

我们可以使用这个示例，创建一个简单的基于神经元结构的人工神经网络结构：

通常而言，针对上述示例的简单ANN架构可以是这样的：

与架构有关的要点：

1.网络架构有一个输入层，隐藏层（可以是1层以上）和输出层。由于层数较多，因此也称之为MLP（多层感知器）。

2.隐藏层可以被看作是一个“蒸馏层”，从输入中抽出一些重要的模式，并将其传递到下一层上。它通过从输入中识别出重要的信息而排除冗余信息，从而使网络更加快速和高效。

3.激活函数有两个显著的目的：

它可以捕获输入之间的非线性关系。

它可以有助于将输入转换为更为有用的输出。

在上面的例子中，所使用的激活函数是sigmoid：

O1 = 1/1 + e-F

其中F = W1 * X1 + W2 * X2 + W3 * X3

Sigmoid激活函数创建一个值在0和1之间的输出。当然，其他激活函数，如Tanh，softmax和RELU也是可以用的。

4.类似地，隐藏层引起输出层的最终预测：

O3 = 1/1 + e-F 1

其中F 1 = W7 * H1 + W8 * H2

这里，输出值（O3）的范围在0和1之间。接近1（例如0.75）的值表示存在客户默认值较高。

5.权重W是与输入相关联的重要点。如果W1是0.56，W2是0.92，那么在预测H1时，X2：债务比率比X1：Age更重要。