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Pongと強化学習 (30)

posted by sakurai on June 14, 2024 #817

CNNのバックプロパゲーションについて聞いてみます。


CNN(Convolutional Neural Network)における重みの更新は、一般的に「バックプロパゲーション」というプロセスを通じて行われます。これは、ネットワークの出力層(下流)から入力層(上流)に向かって逆方向に誤差を伝播させながら、各層の重みを更新する方法です。バックプロパゲーションは、以下のステップで構成されます。

1. フォワードパス

  • ネットワークの入力から出力へとデータを順方向に伝播させます。
  • 各層での活性化関数を通じて、次の層への入力を計算します。
  • 最終的に、ネットワークの出力層で予測結果を得ます。

2. 損失関数の計算

  • 出力層での予測結果と、実際のラベル(正解データ)との間の誤差を計算します。
  • この誤差は損失関数(例えば、クロスエントロピー損失)を用いて表され、ネットワークの性能の良し悪しを評価する指標となります。

3. バックプロパゲーション

  • 損失関数から得られた誤差を、出力層から入力層に向かって逆方向に伝播させます。
  • 各層における重みの勾配(損失関数の重みに対する偏微分)を計算します。これは、重みをどの方向にどれだけ調整すれば損失を減少させることができるかを示します。

4. 重みの更新

  • 計算された勾配を用いて、各層の重みを更新します。この際、学習率というパラメータが重みの更新量を決定します。
  • 通常、勾配降下法(またはその変種、例えば、モーメンタムやAdam)が重みの更新に使用されます。

5. 反復学習

  • これらのステップをデータセット上で複数回繰り返し実行し(エポック)、ネットワークの性能を徐々に改善していきます。

バックプロパゲーションによる重みの更新は、CNNを含む多くのディープラーニングモデルで採用されている基本的な学習アルゴリズムです。このプロセスにより、ネットワークは与えられたタスク(例えば、画像分類)に対して最適な予測を行うための重みを学習します。


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